燃烧装置为工业炉的心脏。随着我国不断加大对天然气这一洁净能源的开采力度和我国人民环境保护意识不断加强,同时面对我国钢铁行业利润不断下降的现状,设计并研究新型燃烧器对解决传统工业炉能源利用率低下和NO_x排放量高的问题具有重大意义。本课题以蓄热燃烧技术为背景,结合传统的高速燃烧器和平焰燃烧器设计了一台蓄热式高速平焰燃烧器,并采用计算流体力学数值模拟方法研究了其燃烧特性。本文使用ANSYS-Flunet软件,采用k-ε湍流模型、非预混燃烧模型、NO_x污染物模型、离散纵坐标辐射模型分别从预热空气温度、过剩空气系数、烟气回流率、混合燃烧室直径4个角度对蓄热平焰燃烧器进行了数值模拟计算。文中模拟了在4种变量下,燃烧器的温度场、速度场和NO质量分数云图变化情况。分析结果表明:本燃烧器的最佳过剩空气范围为1.05~1.15,最佳烟气回流范围为10%~15%,最佳的混合燃烧室直径为350mm~400mm。通过对比数值模拟结果和试验数据可以得出:当燃烧器的这三个参数分别处于其最佳范围内时,燃烧器能获得较高的燃烧温度、火焰速度和较低的NO排放,且烟气回流技术对降低燃烧器NO排放效果显著。本文采用的数值模拟方法而获得的结果与相关理论计算和试验数据基本符合,证明了仿真手段可靠、模型选择合理、求解方法正确,可为今后的蓄热式平焰燃烧器设计和优化工作提供参考。