随着延迟焦化双面辐射炉的发展,扁平焰燃烧器也得到了广泛的应用,但是燃烧过程中会产生大量的氮氧化物等污染物,危害人体和大气。本课题针对常规的扁平焰燃烧器的结构和特点进行分析,研究了现有扁平焰燃烧器的操作参数和结构参数的改变对延迟焦化炉的燃烧过程和氮氧化物的排放的影响。由于实际生产中,延迟焦化炉反应设备大、反应温度高,采用常规实验方法很难开展经济、高效地研究工作,所以,本文采用数值模拟的方法,从使用扁平焰燃烧器的焦化炉的一个结构单元入手,研究了扁平焰燃烧器的操作参数和结构参数改变的情况下,加热炉内详细具体的燃烧情况,以及氮氧化物的生成速率等。首先,完成了焦化炉燃烧结构单元的建模和结构化网格划分,通过数值模拟的方法获得了焦化炉内的温度分布、速度分布、关键组分浓度分布等炉内的详细燃烧信息。研究结果表明:采用扁平焰燃烧器的加热炉内,产生的火焰刚直有力,在炉膛内的相互垂直的两个中心截面上,火焰宽度不同,形成了“扁平焰”,使得炉管的受热更加均匀,有利于反应的进行。其次,研究了不同的过剩空气系数和不同一二次燃料比下的燃烧情况,研究表明:过剩空气系数过大或者过小都不利于燃烧效率的提高和抑制氮氧化物的排放,1.15左右较为适宜;分级燃料比的改变也会影响燃烧的整体情况,一二次燃料比在1:1、1:1.33、1:1.66的比例下时,1:1.33的燃料分级比对燃烧更有利。之后,研究了改变燃烧器的结构参数对燃烧的影响,研究结果证明:燃烧器喷头上的喷孔的直径越大,混合气体燃料喷射的速度越小,会导致整体燃烧速率变慢;燃烧器的一二次燃料喷孔既要保持一定的夹角,保证分级燃烧的进行,又要尽量减小夹角的角度,使得一次气体燃料在高温区的停留时间缩短,并降低了氮氧化物的产生。最后,研究还提出了为降低氮氧化物的生成,对扁平焰燃烧器结构改进的两种新思路,分别是改变燃料喷孔的形状和改变空气进气道的形状,均对炉膛内氮氧化物的产生起到了降低的作用。