燃烧器是骨料烘干加热的关键设备之一。当前燃烧器所用的燃料有轻油、重油、煤粉、天然气及水煤浆等。如果采用煤粉作为燃烧器的燃料,可以有效降低骨料烘干的运行成本。但是,煤粉在燃烧过程中易出现燃烧效率不高的问题。论文以提高煤粉燃烧器燃烧效率为目标,针对骨料烘干煤粉燃烧器的结构进行分析和优化。骨料烘干工艺需要一定的热量,这些热量由燃烧器提供。煤粉燃烧是个复杂的物理化学反应,存在湍流流动、焦炭燃烧及热辐射等现象,为煤粉燃烧器内部流场构建合理简化的数学模型是前提。以焦炭是否完全燃烧为判断依据,运用Fluent软件分析煤粉燃烧器的结构参数对燃烧效率的影响。进而确定煤粉燃烧器的结构优化变量,运用响应面优化法对其进行优化,具体研究内容如下:1.结合骨料烘干工艺的需求,深入分析煤粉燃烧行为,为煤粉燃烧器内部动力场建立合理简化的数学模型。采用标准k-ε双方程模型描述煤粉燃烧过程的湍流流动,采用P1辐射模型描述热辐射现象,采用颗粒随机轨道模型描述颗粒离散相,采用常数项模型、涡团耗散模型及动力/扩散控制模型分别描述煤粉燃烧过程中发生的挥发分析出、气相湍流燃烧及焦炭燃烧。2.以焦炭燃烧效果为判断依据,分析煤粉燃烧器结构参数的影响。经数值模拟分析,结果表明,煤粉燃烧器的平直长度、半径、一次风入口直径、前端锥角、后端锥角、三次风入口直径和二次风入口尺寸等均不同程度地影响着煤粉燃烧器的燃烧效率。3.明确煤粉燃烧器的优化变量和优化目标,运用响应面法对煤粉燃烧器的结构参数进行优化。以煤粉燃烧器的平直长度、半径、一次风入口直径、前端锥角、后端锥角、三次风入口直径和二次风出口尺寸7个结构参数确定为优化变量,以焦炭的不完全燃烧产物CO生成量最少为优化目标,建立Box-Behnken设计响应面,对7个结构参数进行分组优化。结果表明:当煤粉燃烧器的平直长度为1.02m,半径为0.5m,一次风入口直径为244mm,前端锥角为59.5度,后端锥角为30度,三次风入口直径为150.5mm,二次风出口尺寸为25mm时,CO的生成量最少,燃烧效率最高。论文的研究成果将为煤粉燃烧器的结构设计及改进提供理论依据。