多源低热值燃气无焰燃烧的数值模拟研究
颜蓓蓓1
刘晓芸2
周生权1
陈冠益3
1.天津大学环境科学与工程学院,天津 300072;天津市生物质废物利用重点实验室,天津 3000722.天津大学环境科学与工程学院,天津 3000723.天津商业大学机械工程学院,天津 300134
摘要：生物质、生活垃圾、低品位煤等原料通过厌氧发酵、热解气化等技术可制备燃气.这既能处理固体废弃物、清洁利用煤,又能产生可利用的燃气,具有能源和环保的双重效益.但制得的燃气热值低、组成复杂、不可燃组分多,且组成受原料、工艺影响变化较大,采用传统燃烧方式存在点火困难、燃烧不稳定、污染物不易控制等问题.无焰燃烧是一种低氧条件下的温和燃烧模式,污染物排放量低、燃烧效率高,有助于解决这些问题.因此,采用详细化学反应机理GRI Mech 3.0和涡耗散概念(EDC)模型,通过湍流与化学反应的耦合计算,对3种低热值燃气无焰燃烧过程进行数值模拟研究.实验数据验证该方法能够准确地模拟实际燃烧器中的无焰燃烧.随后对沼气、生物质气化气、煤气化气进行无焰燃烧数值模拟研究,包括温度场、组分场、OH自由基分布和污染物排放等,并通过对燃烧器的改进成功实现了生物质气化气和煤气化气的无焰燃烧.结果表明,生物质气化气、煤气化气在进行无焰燃烧时温度分布比天然气、沼气的温度分布更加均匀、反应区结构更大,且NOx接近"零排放";CO2的稀释对于无焰燃烧有促进作用;CH4成分的存在会改变反应区及OH分布,使温度分布更加趋于不均匀.将3种低热值燃气无焰燃烧横向对比发现,即便输入功率一样,燃气热值越低,炉膛整体温度越低,但烟气量更大,因此应加强烟气的余热利用,增大系统的热效率.
关键词：无焰燃烧MILD燃烧数值模拟低热值燃气氮氧化物排放
分类号：TQ536(煤化学及煤的加工利用)
资助基金：天津市自然科学基金资助项目(22JCQNJC00390)天津大学自主创新基金资助项目(2023XCG-0010)
论文发表日期：2024-09-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 362-374 )
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