旋流式骨料烘干煤粉燃烧器结构设计方法研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151800001硕士学位论文学生类别：全日制专业型硕士研究生学位类别：工程硕士领域名称：机械工程论文题目：旋流式骨料烘干煤粉燃烧器结构设计方法研究英文题目：Researchonthemethodofstructuraldesignforswirlaggregatedryingpulverizedcoalburner学生姓名：李建新导师姓名：程海鹰教授校外导师：宋玉英高级工程师二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要骨料烘干是沥青混合料拌制过程中的一步重要工序。当前用于骨料烘干的燃烧器多采用重油、轻油、柴油、

2、天然气、水煤浆为燃料，若采用煤粉为燃料能大幅降低骨料烘干工艺的运行成本。由于旋流器可加剧燃料与氧气的混合，易于提高煤粉燃烧效率，为此，针对旋流式骨料烘干煤粉燃烧器的设计开展研究。深入分析骨料烘干工艺及热力学需求，建立合理的煤粉燃烧行为控制模型和评价指标，以探寻旋流器结构对燃烧效率和NO排放量的影响规律，并对旋流器关键结构参数进行优化设计，然后，基于Isight平台提出多参数多目标的耦合设计方法，并运用该方法完成旋流式骨料烘干煤粉燃烧器的结构设计。具体研究内容如下：1.基于骨料烘干工艺和煤粉燃烧机理，构建煤粉燃烧行为的控制模型，并初步设计旋流器。结合骨料烘干工

3、艺和煤粉燃烧机理，采用标准k-ε模型描述煤粉的湍流运动、P1模型描述煤粉燃烧过程中的热辐射、随机轨道模型描述煤粉颗粒的运动轨迹、动力/扩散模型描述焦炭的燃烧；以轴向直叶片旋流器为设计对象，对其进行结构的初步设计。2.探索旋流器结构参数对煤粉燃烧行为的影响规律。结合旋流器的主要设计参数，采用控制变量法，分析旋流器外径、叶片数、叶片安装角对CO2、CO、NO质量分数，以及燃烧器内部粒子轨迹的影响。3.针对旋流器的结构进行优化设计。以旋流器外径、叶片安装角、叶片数为优化变量，运用Box-Behnken方法进行试验设计，建立燃烧效率和NO排放量的动态响应模型，采用N

4、SGAⅡ法对旋流器结构参数进行多目标优化。4.基于Isight平台提出3D建模、网格划分、数值模拟、参数优化于一体的多参数多目标耦合设计方法。以旋流式骨料烘干煤粉燃烧器的设计为例，完成结构参数和控制参数共计10个参数的多目标耦合设计。论文研究成果将为骨料烘干煤粉燃烧器的开发研制提供理论支持。关键词：煤粉燃烧；骨料烘干；旋流器；多参数耦合；一体化集成设计方法。I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractAggregatedryingisanimportantstepintheasphaltmixingprocess.Theheavyoil,lightoil,d

5、ieseloil,naturalgasandcoalwaterslurryareusedasfuelinaggregatedryingburneratpresent.Ifpulverizedcoalisusedasfuel,theoperatingcostoftheaggregatedryingprocesscanbegreatlyreduced.Duetotheswirlercanintensifythemixingoffuelandoxygen,anditiseasytoimprovetheefficiencyofpulverizedcoalcombus

6、tion,theresearchonthedesignoftheswirlaggregatepulverizedcoalburnerhasbeencarriedout.Analysetheprocessofaggregatedryingandthermodynamicrequirementstoestablishareasonablemathematicalmodelforcoalcombustionbehavior,andevaluationindicators.Toexploretheeffectofswilerstructureoncombustion

7、efficiencyandNOemissions,andoptimizetheparametersofthekeystructureforswiler.Then,amulti-parameterandmulti-objectivecouplingdesignmethodwasproposedbasedontheIsightplatform,andtodesignthestructureoftheswirlaggregatepulverizedcoalburnerusethismethod.Thespecificresearchcontentisasfollo

8、ws:1.Basedontheprocessofag