基于反扩散火焰的低NO_(x)旋流燃烧器数值模拟

摘要

采用非预混稳态小火焰模型(Steady Flamelet Model,SFM)耦合110步甲烷燃烧简化机理和Realizable k-ε模型对反扩散-旋流低氮燃烧器进行模拟,对比分析了不同旋流角度(30°,45°和60°)及过量空气系数(1.05,1.10,1.15和1.20)下燃烧时燃烧室内各截面轴向速度分布、中心截面温度及NO_(x)质量浓度分布。详细研究了燃烧室内天然气与空气的燃烧特性及NO_(x)的排放规律。模拟结果表明:随着旋流叶片角度逐渐增大,燃烧室内回流作用逐渐增强,导致火焰长度变短、燃烧室内最高温度及出口NO质量浓度逐渐降低;在旋流叶片角度为60°时,出口NO质量浓度仅为114 mg/m^(3);随着过量空气系数逐渐增大,火焰末端温度逐渐提高,导致燃烧室出口NO排放量逐渐增大;在过量空气系数为1.2时,出口NO质量浓度达到294 mg/m^(3),相比于过量空气系数为1.05时,其NO排放量增加153%。