富氧预混燃料分级对氮氧化物生成的影响

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文富氧预混/燃料分级对氮氧化物生成的影响论文作者：吕汉章学生类别：全日制学科门类：工学硕士学科专业：热能工程指导教师：吴晋湘职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金（51276055）；河北省应用基础研究计划重点基础研究项目（13964503D）；河北省高等学校科学技术研究重点项目（ZD2010122）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofThermalPowerEngineeringOXYGEN-ENRI

2、CHEDPREMIXEDANDFUELSTAGEDCOMBUSTIONINFLUENCEONNITROGENOXIDEbyLvHanzhangSupervisor:Prof.WuJinxiangDecember2014ThisworkissupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(GrantNo.51276055);andtheAppliedBasicResearchProgramsofHebeiProvinceGrant(No.13964503D);andthekeyprojectofHeb

3、eiProvinceHigherSchoolScienceandTechnologyFoundation(GrantNo.ZD2010122)摘要化石燃料燃烧提供能源动力的同时，其燃烧产物包含着大量有害物质，严重破坏自然环境，影响经济发展，成为当今社会不容忽视的焦点问题。天然气因其丰富的储量、广泛适用性及环保低碳的属性逐渐得到全球的普遍重视，成为增长最快的主要能源之一。本文通过简化物理几何模型，基于FLUENT软件平台，对扩散燃烧、全预混燃烧、空气部分预混燃烧及富氧预混/燃料分级燃烧四种燃烧过程进行了数值模拟，分析氧浓度、整体当量比和燃料分级比例对甲烷-富

4、氧燃烧过程中的火焰结构、反应机理及污染物排放的影响。研究发现，富氧预混/燃料分级燃烧过程通过调制燃料/氧化剂空间浓度分布，可有效提高燃烧效率的同时，改善污染物的排放特性。本文针对总体当量比Φ=0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2，燃料分级比例为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8以及富氧空气氧浓度0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65、0.70、0.75、0.80、0.85、0.90、0.95等工况进行了比较分析，获得的最佳工况范围是：总体当量比为0.9，燃料分级比例为0.4时，

5、NO与CO的排放量较低；氧浓度对NO生成影响最为明显，燃烧室出口处NO质量浓度随着氧浓度的增大而增加，在氧浓度为60%时出现最大值，之后随着氧浓度的增大而减小。其中热力型NO排放量占较大比例，当氧浓度大于40%时，热力型NO占总NO生成量的99%以上。关键词：富氧燃烧部分预混燃料分级氮氧化物数值模拟IABSTRACTThoughtheburningoffossilfuelsprovidessourceofenergyandpower,italsoproductsalargenumberofharmfulsubstances,whichseverelydam

6、agethenaturalenvironmentandnegativelyimpactontheeconomy.Naturalgashasgraduallycalledwidelyattentionbecauseofitsabundantreservationandlowcarbonreleasing.Allthesemakeitbecomeoneofthefastest-growingenergyresources.Thisstudyconductsanumericalsimulationsondiffusionflames,leanpremixedfl

7、ames,partiallypremixedmethane/aircounter-flowflamesandoxygen-enrichedpremixedandfuelstagedcombustionflamesbysimplifyingthephysicalgeometrybasedontheplatformofFLUENTsoftwareandthen,analysestheeffectsoftheoxygenconcentration,theequivalenceratioandfuelclassificationratioonflamestruct

8、ure,reactionmechanismandpollutant