基于微火焰燃烧的新型低氮燃烧器模拟优化

为应对大气污染严重问题,我国近年来加速了“煤改气”政策的推行,燃煤锅炉逐渐被燃气锅炉替代,开发和设计新型低氮燃气燃烧器具有重要意义.为响应国家“低氮环保”号召,提出了一种新型微火焰燃气低氮燃烧器.采用数值模拟方法对该燃烧器进行了相应的孔径结构优化,并在此基础上进行燃烧工况模拟,以选出燃烧的最优工况.结果 表明:随着空气入口口径由16 mm增大到22 mm,由于口径增大,空气流速变慢,燃气甲烷与空气混合反应燃烧时间变长,燃烧释放出更多热量,继续增大口径时,由于小火焰具有更大的散热面积,热量向四周散失,故火焰中心高温区温度先升高后降低,而燃烧器燃烧原料为清洁燃料甲烷,生成NOx主要为受温度影响较大的热力型NOx,故NOx生成量亦先升后降;随着过量空气由1.1增大到1.4,火焰中心高温区明显变小,温度也由2 270 K降低到2 042 K,由于炉膛内高温区温度降低且空气在高温区停留时间变短,NOx生成量也由412 mg/m3降低到52 mg/m3.因此该新型低氮燃烧器燃烧效果良好,能有效降低NOx排放.在甲烷入口口径设计为2 mm,空气入口口径设计为16 mm,过量空气系数设置为1.4时,该新型低氮燃烧器可以达到很低的NOx排放量.