沼氣壁掛鍋爐燃燒器設(shè)計與實驗研究.pdf

1、隨著國家城鎮(zhèn)化的加速發(fā)展,國家對能源的需求更加迫切,在這種背景下,天然氣需求高速增長,天然氣供給和需求之間的差額日益增大,與此同時沼氣行業(yè)快速發(fā)展可以有效的彌補天然氣供需之間的差額。沼氣規(guī)?？纱罂尚?應(yīng)用靈活方便,隨著國家小城鎮(zhèn)化的加快發(fā)展,供暖形式的轉(zhuǎn)變以及南方地區(qū)對供暖的需求,以沼氣為氣源的燃氣壁掛鍋爐供暖系統(tǒng)有廣闊的發(fā)展空間。該種供暖系統(tǒng)以單戶為單位,可以實現(xiàn)分戶計量,非常適合住宅及別墅使用。然而在國內(nèi)沼氣壁掛爐的研發(fā)幾乎為零,本

2、文對沼氣壁掛鍋爐燃燒器進行了重點研究,致力于獲得合理的燃燒器尺寸,為此主要進行了一下工作。
　　燃燒器的設(shè)計計算,包括燃氣基本參數(shù)計算,燃燒器進、排氣參數(shù)計算,燃燒器結(jié)構(gòu)計算。設(shè)計燃燒器氣源為70％(體積含量)的重慶天然氣和30％(體積含量)的CO2混合來模擬沼氣,經(jīng)計算得到燃燒器理論空氣量為6.7(Nm3干空氣/Nm-3干燃氣),燃燒器理論煙氣量為7.8(Nm3干空氣/Nm3干燃氣),燃燒熱量溫度為1920.53℃,噴嘴孔徑為2

3、.4mm,引射器為大氣式喉部直徑為13.5mm,燃燒器的火孔面積為4600mm2。
　　對設(shè)計燃燒器進行 CFD模擬研究,利用Fluent軟件模擬了噴嘴孔徑和沼氣成分對燃燒器引射器的燃氣進口壓力及預(yù)混效果的影響,以確定合理的引射器尺寸。模擬結(jié)果顯示當沼氣和空氣的質(zhì)量流量一定時,隨著燃燒器噴嘴孔徑的增加,燃氣進口壓力逐漸下降,當噴嘴孔徑為2.4mm時引射器沼氣和空氣預(yù)混效果最好。當沼氣和空氣的質(zhì)量流量以及噴嘴孔徑一定時,沼氣成分變化

4、對引射器的燃氣入口壓力和沼氣和空氣預(yù)混效果影響較小。
　　對設(shè)計燃燒器進行實驗研究,主要研究沼氣成分和壓力變化對燃燒器一次空氣系數(shù)、燃燒火焰狀態(tài)、燃燒器熱負荷、燃燒器熱效率和煙氣成分的影響。實驗結(jié)果顯示隨著沼氣中甲烷含量的增加燃燒器一次空氣系數(shù)不斷降低,但始終在允許的范圍之內(nèi),火焰變長變暗最后出現(xiàn)黃焰,燃燒器熱負荷逐漸增加,熱效率先增加后降低,熱效率最高時的甲烷含量為70％,最后得出燃燒器對沼氣成分變化的適應(yīng)范圍為55％~82％。