空气旋流强度对低热值煤层气扩散燃烧特性影响的数值模拟研究

摘要：

我国煤层气资源丰富,居世界第三位,但利用率低,且利用形式单一,尤其是井下抽取的低热值煤层气,因甲烷浓度只有10%-30%,目前主要采取排空的方式,造成能源浪费和环境问题.通过组织燃料或氧化剂以旋流方式进入燃烧器形成射流,采用旋流燃烧的方式优化燃烧工况的旋流燃烧技术,可以有效提升燃烧强度,显著提高火焰的稳定性.实践证明,旋流燃烧技术非常适用于低热值气体燃料的燃烧.通过计算流体力学的方法,建立低热值煤层气旋流燃烧模型,在与相关文献数据对比验证的基础上,分别从旋流流场、火焰温度、辐射换热等方面,对空气入射旋流强度与低热值煤层气扩散燃烧特性之间的关系进行了数值模拟研究.结果表明:旋流数从0提高到0.6时,炉膛内形成回流区,燃烧产物在内回流区生成.燃料和空气能够更有效地混合,从而消除了高温区,降低了NOX的排放,提高了燃烧效率.此外,随着旋流数的增加,径向流场分布得到改善,虽然最高火焰温度有所降低,但火焰换热面积却有所增加,使得辐射效率提高36.5%,NOX排放降低58.6%.为了解决旋流强度给稳定着火造成的两个相互对立和矛盾的问题,旋流数应控制在0.3-0.4为宜.

关键词：低热值煤层气、旋流燃烧技术、旋流强度、数值模拟研究

所属期刊栏目：36

分类号：TK16(热力工程、热机)

资助基金：贵州省科技厅科学技术基金;六盘水师范学院一流本科专业建设点项目;六盘水市红果开发区龙鼎工贸有限公司横向项目

在线出版日期：2024-09-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1-10