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河南科技大学学报(自然科学版)2025年第05期:基于CFD的工业炉甲醇燃烧器旋流火焰优化

来源:期刊VIP网 时间:


作者:杜慧勇;任家毅;李可;李民;邹立;魏东硕;

单位:河南科技大学车辆与交通工程学院;固安迪诺斯环保设备制造有限公司;

摘要:为提高甲醇旋流燃烧器的燃烧效率,降低NO排放,通过数值模拟对甲醇旋流燃烧器的燃烧状态和NO排放进行了研究,并结合试验结果进行了对比和优化。通过激光粒度仪探究甲醇喷雾雾化效果和粒径分布特性,为数值模拟中甲醇液滴的离散相模型提供甲醇喷雾粒径参数,结果显示模拟喷雾粒径与试验高度吻合。重点分析了不同叶片角度下燃烧室内的速度分布、温度分布及NO质量浓度分布。研究结果表明:速度分布方面,随叶片角度增加,混合器的轴向速度受到抑制;叶片角度α=40°及α=60°时燃烧室内形成稳定回流区,显著改善甲醇与空气的混合效果。温度分布方面,小角度工况下高温区集中且温度较低,底部存在明显低温区;大角度工况下高温区范围扩大,温度显著提升,底部温度均匀性改善。燃烧效率随叶片角度增大而提高,但角度超过40°后提升效果减弱。燃烧室内及出口处NO生成质量浓度随叶片角度增大而升高。旋流器叶片角度对燃烧室内速度、温度、NO分布及燃烧效率均有显著影响,α=40°时在多方面表现较优。

关键词:甲醇燃烧器;;数值模拟;;喷雾;;旋流叶片角度;;NO

基金资助:国家重点研发计划项目(2016YFD0700700)