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骨料烘干是沥青混合料拌制过程中的一步重要工序。当前用于骨料烘干的燃烧器多采用重油、轻油、柴油、天然气、水煤浆为燃料,若采用煤粉为燃料能大幅降低骨料烘干工艺的运行成本。由于旋流器可加剧燃料与氧气的混合,易于提高煤粉燃烧效率,为此,针对旋流式骨料烘干煤粉燃烧器的设计开展研究。深入分析骨料烘干工艺及热力学需求,建立合理的煤粉燃烧行为控制模型和评价指标,以探寻旋流器结构对燃烧效率和NO排放量的影响规律,并对旋流器关键结构参数进行优化设计,然后,基于Isight平台提出多参数多目标的耦合设计方法,并运用该方法完成旋流式骨料烘干煤粉燃烧器的结构设计。具体研究内容如下:1.基于骨料烘干工艺和煤粉燃烧机理,构建煤粉燃烧行为的控制模型,并初步设计旋流器。结合骨料烘干工艺和煤粉燃烧机理,采用标准k-ε模型描述煤粉的湍流运动、P1模型描述煤粉燃烧过程中的热辐射、随机轨道模型描述煤粉颗粒的运动轨迹、动力/扩散模型描述焦炭的燃烧;以轴向直叶片旋流器为设计对象,对其进行结构的初步设计。2.探索旋流器结构参数对煤粉燃烧行为的影响规律。结合旋流器的主要设计参数,采用控制变量法,分析旋流器外径、叶片数、叶片安装角对CO2、CO、NO质量分数,以及燃烧器内部粒子轨迹的影响。3.针对旋流器的结构进行优化设计。以旋流器外径、叶片安装角、叶片数为优化变量,运用Box-Behnken方法进行试验设计,建立燃烧效率和NO排放量的动态响应模型,采用NSGAⅡ法对旋流器结构参数进行多目标优化。4.基于Isight平台提出3D建模、网格划分、数值模拟、参数优化于一体的多参数多目标耦合设计方法。以旋流式骨料烘干煤粉燃烧器的设计为例,完成结构参数和控制参数共计10个参数的多目标耦合设计。论文研究成果将为骨料烘干煤粉燃烧器的开发研制提供理论支持。