基于甲醇燃烧数值模拟的炉膛结构优化

王振辉，孙晓婷，杜梦轩

(河北科技大学机械工程学院，河北石家庄 050018)



基于甲醇燃烧数值模拟的炉膛结构优化

王振辉，孙晓婷，杜梦轩

(河北科技大学机械工程学院，河北石家庄 050018)

为对炉膛结构进行优化，研究了不同炉膛长径比对甲醇燃烧室的温度分布及甲醛污染物排放的影响。以700 kW甲醇锅炉为例，对甲醇燃料的燃烧过程进行数值模拟，将在Chemkin中得到的甲醇燃烧动力学反应机理导入Fluent软件中，并进行模拟分析。结果表明，炉膛最佳长径比为0.41时燃烧室内的燃烧最稳定，甲醛排放量达到最低值。

燃烧学；甲醇；锅炉；炉膛；温度分布；甲醛

为了缓解能源危机，寻求清洁可替代燃料的工作刻不容缓。甲醇是一种清洁含氧燃料，具有广阔的应用前景[1]。同时，研究表明，醇类燃料是适合中国国情的可替代燃料[2]。与汽油、柴油相比，甲醇辛烷值较高，抗爆性好，并且火焰传播速度快；较高的含氧特性使燃烧更加充分，污染物相对较少，有利于提高燃烧效率，降低污染；同时较高的气化潜热有利于降低燃烧最高温度，提高工质密度[3-5]。甲醇的缺点是十六烷值低，着火性能差，不易压燃也不易被点燃；热值相对汽油、柴油要低，在燃烧前必须进行雾化，细化液滴[6-8]。以甲醇为燃料的锅炉虽然价格低廉，清洁环保，但热值低，短时间内可能存在供能不足的情况，难以满足生产的需要。

目前，国内外许多学者的研究主要集中在甲醇和其他燃料的混合燃烧中[9]，而对于单纯的甲醇燃料的喷雾和燃烧的数值模拟方面的研究较少。……