航改燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室與煙氣出口溫度品質(zhì)改善的數(shù)值研究.pdf

1、燃?xì)廨啓C(jī)具有系統(tǒng)效率高、投資成本低、最小的現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地和污染物排放低等優(yōu)勢(shì)，其在多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)電備受關(guān)注。在工業(yè)化國(guó)家，燃?xì)廨啓C(jī)多年來(lái)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于發(fā)電,船舶和機(jī)械驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。為了保護(hù)環(huán)境，國(guó)內(nèi)近年來(lái)對(duì)陸基燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電量需求的增長(zhǎng)非?？?。在眾多的燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用中，航改機(jī)以其研發(fā)周期短，風(fēng)險(xiǎn)和成本低，性能和穩(wěn)定性高而得到越來(lái)越多的關(guān)注。
　　為深入理解燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的燃燒特性、優(yōu)化燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)，仍然需要大量的基礎(chǔ)研究，數(shù)值研究可以

2、為完成上述目標(biāo)發(fā)揮重要的作用。
　　本文三維數(shù)值研究航改機(jī)燃燒室燃燒特性，同時(shí)給出了改善出口溫度品質(zhì)的建議。本燃燒室為某發(fā)電廠11500kw燃?xì)廨啓C(jī)，利用PRO-E軟件重建燃燒室結(jié)構(gòu)，采用Gambit軟件生成網(wǎng)格。在化學(xué)反應(yīng)劇烈的主燃區(qū)，以及物性變化較大的空氣入口出采用了較細(xì)的網(wǎng)格，網(wǎng)格總數(shù)為123萬(wàn)，并進(jìn)行了網(wǎng)格無(wú)關(guān)化的檢驗(yàn)。
　　建立的數(shù)學(xué)模型包括質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程，以及描述湍流和燃燒模型。穩(wěn)態(tài)的N

3、avier-Stokes方程組，在適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件，基于有限容積法和SIMPLE算法求解。計(jì)算基于三維k-ε湍流模型，化學(xué)反應(yīng)采用PDF計(jì)算。模型中考慮了氣體輻射傳熱，輻射方程用DO模型求解，壓力和速度的耦合選用SIMPLE算法。
　　首先，數(shù)值計(jì)算了設(shè)計(jì)工況下的燃燒器內(nèi)的流動(dòng)、傳熱和燃燒，并就行了討論。計(jì)算結(jié)果顯示，火焰穩(wěn)定在主燃燒區(qū)，這是因?yàn)樵诨亓鲄^(qū)燃料和空氣快速混合和反應(yīng)。本文的模型成功的預(yù)測(cè)到了該現(xiàn)象。這種類型的回流區(qū)有助于

4、改善燃?xì)夂涂諝獾幕旌?，并且成功的?yīng)用于工業(yè)級(jí)的燃?xì)廨啓C(jī)中。主燃燒區(qū)最高溫度為2376K，在主燃燒區(qū)的下游，由于冷空氣的摻混，氣體溫度下降。隨后，在摻混孔的下游觀測(cè)到氣體溫度的小幅度上升，這是由于未燃盡的燃?xì)庠谥魅伎锥物L(fēng)噴入后，煙氣將二次風(fēng)溫度提升所致。
　　其次，為提高煙氣出口品質(zhì)，優(yōu)化供氣方式，重點(diǎn)研究旋流器安裝角度，頭錐外環(huán)孔安裝角度、主燃孔和摻混孔的進(jìn)氣比例對(duì)燃燒器燃燒特性和煙氣出口溫度的影響。結(jié)果表明，適當(dāng)降低旋流器和頭

5、錐外環(huán)孔安裝角度，提高混合主燃孔的空氣投入比例可以改善煙氣出口品質(zhì);高溫區(qū)域輕微的向上游移動(dòng)。
　　最后，本文給出了空氣進(jìn)氣方式的改進(jìn)方案，并給出和分析了改進(jìn)方案的計(jì)算結(jié)果。結(jié)果表明，根據(jù)改進(jìn)的方案，煙氣溫度出口品質(zhì)得到改善，煙氣出口的平均溫度和熱點(diǎn)溫度降低；平均溫度，最高溫度，周向溫度分布系數(shù)和徑向溫度分布系數(shù)，分別由1278K,1409K,0.2025,0.1167,降低到1239K,1358K,0.1968和0.1039。數(shù)