·760· 工程科学学报，第39卷，第5期 1520 生在0~700mm范围内，气体最高温度为1500K.这 1500 ·一非预混式 是由于完全混合式主管喷口的气体混合程度好，燃烧 1480 ·一部分预混式 一完全预混式 迅速，而且喷出速度最大，可以卷吸大量的烟气进入中 1460 心管参与再循环，降低燃烧的最高温度，抑制NO, 1440 生成. 1420 3.2.2支管喷口结构 1400 1380 支管同时通入空气和燃气时，支管喷口的结构对 1360 于气体在分区分级燃气辐射管内的流动有着很大的影 1340 响.本节针对支管喷口通入空燃气的情况分别设计了 1320 分管式、套筒式、分离式和不对称式四种支管喷口结 0 500100015002000250030003500 轴向位置mm 构，结构如图9所示.通过数值模拟对分区分级燃气 辐射管内气体温度和壁面温度特性进行了分析研究 图8。不同结构主管喷口气体温度变化曲线 Fig.8 Gas temperature change curves of nozzle with different struc- 分区分级燃气辐射管气体截面平均温度沿气体流 tures 动方向变化曲线如图10所示.从图中可以看出，支管 空气喷口 空气喷口 空气喷口 空气喷口 燃气喷口 燃气喷口 燃气喷口 燃气喷口 分管式 套筒式 分离式 不对称式 图9支管喷口结构图 Fig.9 Pipe nozzle structure diagram 喷口为分管式时，由于空气和燃气距离较大，燃烧前需 4结论 要混合，在支管喷口附近形成了低温区，但是也由于空 气和燃气分为5条支流喷出，空燃气混合良好，燃烧温 (1)随着主管喷口位置向外移动，分区分级燃气 度相应最低：支管喷口为套简式和分离式时，由于空气 辐射管表面温度的最高值逐渐减小，壁面温度的最低 为一次喷出，燃烧温度相对较高，分离式的喷口造成支 值逐渐增大.随着喷口位置后移，循环烟气量增大，辐 管处压力分布不均，向内卷吸火苗：支管喷口为不对称 射管的壁面温度均匀性提高，支管和回流管管段的壁 式时，由于空气喷口位于内侧，燃烧火焰向内侧偏移 面温度升高，对外辐射增强 1500 (2)主管喷口为非预混式喷口时，燃烧主要发生 一分管式 ·一套筒式 在0~1400mm范围内，气体最高温度达到1497K:喷 1470 一分高式 口为完全混合式喷口时燃烧主要发生在0~600mm范 不对称式 1440 围内，气体最高温度仅为1455K:喷口为部分预混式喷 口时，燃烧主要发生在0~700mm范围内，气体最高温 40 度为1500K. (3)主管喷口为完全预混式喷口时，壁面温差最 1380 小；随着空燃气混合程度的增加，辐射管壁面温度最高 1350 值降低，最低值升高，温差减小 (4)支管喷口为分管式时，燃烧前需要混合，在支 1320 0 500100015002000250030003500 管喷口附近形成了低温区，燃烧温度最低；支管喷口为 轴向位置/mm 套筒式和分离式时燃烧温度相对较高：分离式的喷口 图10不同结构支管喷口气体温度变化曲线 造成支管处压力分布不均，向内卷吸火苗；支管喷口为 Fig.10 Gas temperature change curves of branch nozzle with differ- 不对称式时，燃烧火焰向内侧偏移 ent structures工程科学学报,第 39 卷,第 5 期 图 8 不同结构主管喷口气体温度变化曲线 Fig. 8 Gas temperature change curves of nozzle with different struc鄄 tures 生在 0 ~ 700 mm 范围内,气体最高温度为 1500 K. 这 是由于完全混合式主管喷口的气体混合程度好,燃烧 迅速,而且喷出速度最大,可以卷吸大量的烟气进入中 心管参与再循环,降低燃烧的最高温度,抑制 NOx 生成. 3郾 2郾 2 支管喷口结构 支管同时通入空气和燃气时,支管喷口的结构对 于气体在分区分级燃气辐射管内的流动有着很大的影 响. 本节针对支管喷口通入空燃气的情况分别设计了 分管式、套筒式、分离式和不对称式四种支管喷口结 构,结构如图 9 所示. 通过数值模拟对分区分级燃气 辐射管内气体温度和壁面温度特性进行了分析研究. 分区分级燃气辐射管气体截面平均温度沿气体流 动方向变化曲线如图 10 所示. 从图中可以看出,支管 图 9 支管喷口结构图 Fig. 9 Pipe nozzle structure diagram 喷口为分管式时,由于空气和燃气距离较大,燃烧前需 要混合,在支管喷口附近形成了低温区,但是也由于空 气和燃气分为 5 条支流喷出,空燃气混合良好,燃烧温 度相应最低;支管喷口为套筒式和分离式时,由于空气 为一次喷出,燃烧温度相对较高,分离式的喷口造成支 管处压力分布不均,向内卷吸火苗;支管喷口为不对称 式时,由于空气喷口位于内侧,燃烧火焰向内侧偏移. 图 10 不同结构支管喷口气体温度变化曲线 Fig. 10 Gas temperature change curves of branch nozzle with differ鄄 ent structures 4 结论 (1)随着主管喷口位置向外移动,分区分级燃气 辐射管表面温度的最高值逐渐减小,壁面温度的最低 值逐渐增大. 随着喷口位置后移,循环烟气量增大,辐 射管的壁面温度均匀性提高,支管和回流管管段的壁 面温度升高,对外辐射增强. (2)主管喷口为非预混式喷口时,燃烧主要发生 在 0 ~ 1400 mm 范围内,气体最高温度达到 1497 K;喷 口为完全混合式喷口时燃烧主要发生在 0 ~ 600 mm 范 围内,气体最高温度仅为 1455 K;喷口为部分预混式喷 口时,燃烧主要发生在 0 ~ 700 mm 范围内,气体最高温 度为 1500 K. (3)主管喷口为完全预混式喷口时,壁面温差最 小;随着空燃气混合程度的增加,辐射管壁面温度最高 值降低,最低值升高,温差减小. (4)支管喷口为分管式时,燃烧前需要混合,在支 管喷口附近形成了低温区,燃烧温度最低;支管喷口为 套筒式和分离式时燃烧温度相对较高;分离式的喷口 造成支管处压力分布不均,向内卷吸火苗;支管喷口为 不对称式时,燃烧火焰向内侧偏移. ·760·