燃气分级耦合旋流结构对燃烧性能的影响

摘要

为解决热处理炉中传统旋流燃烧器氮氧化物（nitrogen oxide, NO_x）排放过高的问题，提出了一种基于燃气分级技术的低氮燃烧器优化方法。首先，以普通旋流燃烧器为基本结构，在不显著增加燃料消耗的条件下，增设燃气分级结构；其次，采用ANSYS Fluent软件系统模拟一级静叶栅叶片角度和空气流速对NO_x生成量的影响；最后，通过对比混合均匀性、温度分布及NO_x浓度场，确定最佳参数组合。结果表明：燃气分级结构显著提升了二级燃气与旋流空气的混合效率，热负荷分布更加均匀，热力型NO_x生成量降低；当一级静叶栅叶片角度为30°、空气流速为1.15 m/s、一级燃气占比为65%时，燃烧器性能最优，NO_x排放量较传统结构明显减少。研究结果为低氮燃烧器的设计提供了优化方向，对工业燃烧设备的环保改造具有参考价值。

关键词

燃烧学 / 低氮燃烧技术 / 天然气燃烧 / 耦合低氮技术 / 数值模拟 / 旋流燃烧