氧质量分数对高温空气下火焰氮氧化物生成影响

揭示高温空气燃烧过程中的火焰结构和氮氧化物生成机理.以对向流扩散火焰为对象,利用基于详细基元反应动力学模型的燃烧数值解析方法研究了氧质量分数对高温空气(温度为1 300 K)/甲烷扩散火焰火焰结构和氮氧化物生成的影响.结果表明,随着氧质量分数的逐渐减小,火焰结构和NO的生成机理发生显著变化,扩散火焰的NO生成主要由热力...     

CO2稀释对甲烷-高温空气扩散燃烧及NO生成特性影响的化学动力学分析

基于GRI-Mech 3.0详细化学反应机理,利用OPPDIF Code研究了CO2稀释比、预热温度及拉伸率对甲烷-高温空气层流对冲扩散火焰温度、热释放率、组分摩尔分数及NO生成特性的影响.研究结果表明,CO2稀释助燃空气能有效降低火焰中H、O及OH等基团摩尔分数,抑制燃烧过程链传播及链引发反应,从而减缓CH4氧化速率.随着助燃空气中CO2稀释比的增加,火焰最高温度逐渐降低,主氧化区及第二氧化区放热峰值变小,燃烧反应高温区变窄,NO生成指数E显著降低.当稀释比大于20%时,热力型NO随助燃空气温度升高规律并不明显.随着CO2稀释比的增加,快速型NO对NO生成量影响逐渐增强,成为高CO2稀释比下甲烷-高温空气扩散燃烧NO生成的主要路径.     

燃烧参数影响高温空气燃烧特性的数值分析

高温空气燃烧技术具有高效节能和低NOx排放等多重优越性，是一种新型燃烧技术。为了深入研究高温空气燃烧机理和低氮氧化物排放特性，将湍流N—S方程与扩散燃烧模型和热力型NO生成模型相结合，研究了低氧浓度条件下，燃烧参数，如燃气供应量，过量空气系数，进口空气预热温度以及进口空气氧含量对燃烧的影响，为发展高温空气燃烧技术提供了理论依据。     

高温低氧燃烧火焰辐射特性的实验研究

对高温低氧燃烧火焰的辐射特性进行了实验测试，同时利用CFD通用软件对火焰热辐射行性进行了数值计算，得到了在不同预热空气温度、不同预热空气含氧量条件下，火焰形状及火焰热辐射特性的变化规律。结果表明：高温低氧燃烧火焰的体积与长度随着预热空气中含氧量的降低而扩大，而预热空气温度对燃烧火焰体积的影响不大。高温低氧燃烧火焰对炉膛壁面的热辐射能力随着预热空气温度的降低而下降，同时也随着预热空气含氧量的降低而下降。图4参9     

富氧空气/甲烷扩散燃烧的NO抑制机理的数值研究

为了开发适用于富氧燃烧的NO抑制技术,以对向流扩散火焰这一扩散燃烧的典型形态为对象,利用所建立的基元反应动力学模型研究了燃料稀释（CO2为稀释剂）以及速度梯度的改变对富氧空气/甲烷扩散火焰中NO生成的影响.用CO2稀释燃料甲烷得到的计算结果表明,随着燃料中CO2浓度的增大,火焰结构和NO生成的机理发生了显著变化,NO排放指数EINO（Emission index of NO）单调减少.改变速度梯度发现,随着速度梯度的增加,热力型NO质量生成速率以及EINO快速下降.这些研究表明,用CO2稀释燃料以及增加速度梯度可以减少富氧火焰中NO的生成.     

燃料稀释对富氧空气_甲烷扩散火焰中氮氧化物生成的影响

本研究的目的是揭示富氧燃烧过程中的氮氧化物生成机理,针对富氧火焰特性探讨NOx抑制机制机理。文中以对向流扩散火焰为对象,利用详细的基元反应动力学模型研究了燃料稀释对富氧空气／甲烷扩散火焰中氮氧化物生成的影响,稀释剂为N2或CO2。结果表明,随着燃料中稀释组分浓度的变化,火焰结构和NO生成的决定机理显著变化;同时发现,随稀释剂CO2浓度增大,NO的排放指数EINO(Emission Index of NO)单调减少,随稀释刺N2稀释时EINO存在最大值。     

CO_2稀释对合成气扩散火焰中氮氧化物生成排放特性的影响

为揭示合成气燃烧过程中氮氧化物的生成机理和抑制措施,利用详细化学反应机理动力学模型研究了CO2稀释对合成气对冲扩散火焰中氮氧化物生成的影响,结果表明:随着合成气成分的变化及稀释剂CO2的添加,扩散火焰结构及不同NO生成机理对总NOx排放的贡献发生显著变化;低火焰拉伸率下主要表现为热力型NO,但在高火焰拉伸率下,因CH4存在,使总NO生成高于不含CH4的合成气;随CO2稀释剂的添加,NOx的排放指数EI<,NOx>呈单调下降趋势,并且稀释空气的效果优于稀释燃料的效果.     

不同空气稀释剂对合成气扩散火焰NO_x生成特性的影响

针对合成气燃烧中NOx的生成机理,以结构简单的对冲火焰作为研究对象,利用化学反应动力学模型研究了不同稀释剂对火焰特性、自由基浓度及NOx生成的影响.结果表明:3种稀释剂降低NO排放效果的顺序为:CO2＞H2O＞N2,少量的CO2或H2O稀释空气时能有效地降低NOx排放;稀释剂量的增加对合成气中是否存在CH4时的影响趋势基本一致;合成气中CH4的存在降低了火焰温度和热力型NO生成,促进了快速型NO的生成;火焰拉伸率的提高使火焰温度和NO的生成降低.说明采用CO2和H2O稀释空气能有效抑制NOx的生成.     

N2和CO2稀释对氢气-空气湍流扩散燃烧及NO生成特性的影响

采用18组分47步H2-N2-CO2反应机理模型、可实现k-ε模型及涡流耗散概念(EDC)模型研究了N2和CO2稀释作用对氢气-空气同轴射流湍流扩散燃烧过程的影响.结果 表明:2种稀释剂均能有效降低氢气燃烧温度,降低NO质量分数,且NO峰值质量分数随着火焰峰值温度的升高而上升;与稀释剂N2相比,CO2对降低氢气燃烧温度和NO质量分数的效果较好;2种稀释剂对火焰峰值温度及NO峰值质量分数的影响是非线性的,随着稀释率的增大,稀释剂降低火焰峰值温度的效果明显增强,而抑制NO生成的效果逐渐减弱;当稀释剂为N2、稀释率为0.5或稀释剂为CO2、稀释率为0.3时,能使火焰峰值温度处于中等水平情况下NO峰值质量分数依然较低,有利于实现氢气的高效低污染燃烧.     

掺混H_(2)对CH_(4)-空气对冲扩散火焰温度和NO_(x)生成影响的数值研究北大核心CSCD

文章基于CHEMKIN软件对CH_(4)-空气对冲扩散火焰燃烧过程中掺混H_(2)对火焰温度以及NO_(x)生产量的影响进行了数值研究,分析了不同H_(2)摩尔分数和火焰拉伸率下火焰温度的变化特性以及NO_(x)的生成特性。研究结果表明:受到燃料气体传质能力和燃烧产热能力的综合影响,随着H_(2)摩尔分数的增加,混合燃料主燃烧区的峰值火焰温度点更靠近空气区;随着火焰拉伸率的增大,主燃烧区的范围变窄,反应物在燃烧区的滞留时间缩短,NO的生成受到抑制;NO_(2)和NO的摩尔分数表现出正相关的关系;随着混合燃料中H_(2)摩尔分数的增大,NO和NO_(2)的峰值摩尔分数显著增大。     

高温低氧燃烧条件下氮氧化物的生成特性

高温低氧燃烧原理是高温空气燃烧技术赖以发展的基础，使得高温燃烧条件下的氮氧化物的生成与排放受到大大抑制。为了掌握这种非常规燃烧现象及污染物生成的基本规律，采用扩散燃烧模型、热力NO生成模拟与湍流N－S方程，数值研究了燃烧空间中空气氧浓度对燃烧特性和氮氧化物排放浓度的影响，再现了高温与低氧两种条件相结合，形成的稳定的低氮氧化物排放的燃烧特性。计算结果与实验数据吻合，为发展高温空气燃烧技术提供了理论基础。     

新型常温空气无焰燃烧实现技术及特性分析

在介绍了无焰燃烧思想及其常规蓄热式高温空气实现技术的基础上,重点介绍了本课题组发展的常温空气无焰燃烧技术,并对其进行了效率、环保、经济性、安全性和应用范围等特性分析,该技术不但完全保留了高温空气无焰燃烧技术相对于传统燃烧的优点,并且不需要复杂的预热系统和换向机构,避免了燃烧过程的脉动,适用于低排烟温度或含灰量较大排烟的燃料的直接燃烧,具有一定的技术优势和更广泛的应用范围。     

Investigation on combustion characteristics and NO formation of methane with swirling and non-swirling high temperature air

Combustion characteristics of methane jet flames in an industrial burner working in high temperature combustion regime were investigated experimentally and numerically to clarify the effects of swirling high temperature air on combustion.Speziale-Sarkar-Gatski（SSG） Reynolds stress model,Eddy-Dissipation Model（EDM）,Discrete Ordinates Method（DTM） combined with Weighted-Sum-of-Grey Gases Model（WSGG） were employed for the numerical simulation.Both Thermal-NO and Prompt-NO mechanism were considered to evaluate the NO formation.Temperature distribution,NO emissions by experiment and computation in swirling and non-swirling patterns show combustion characteristics of methane jet flames are totally different.Non-swirling high temperature air made high NO formation while significant NO prohibition were achieved by swirling high temperature air.Furthermore,velocity fields,dimensionless major species mole fraction distributions and Thermal-NO molar reaction rate profiles by computation interpret an inner exhaust gas recirculation formed in the combustion zone in swirling case.     

热风炉提高风温的几点浅见

综述了热风炉提高风温的主要途径：采用空煤气预热和高效能陶瓷燃烧器技术提高理论燃烧温度和拱顶温度;增大单位体积格砖的换热面积和采用均匀配气技术加强蓄热室内的热交换;同时在热风炉的不同部位选用不同材质的耐火材料,实现良好的保温效果;在此基础上适当缩短送风周期时间,并采用合理的操作制度。适当评价了各种技术对提高风温的效果。     

抑制高温空气燃烧过程烟炱排放的初步探讨

总结了国内外学者有关一般燃烧过程中烟炱的生成与氧化机理的研究成果,并介绍了流场结构对烟炱生成和排放的影响。据此,分析了高温空气燃烧过程中烟炱的生成与氧化过程特性,指出氧化剂的浓度分布是抑制NOx生成和烟炱排放的关键因素;探讨了强化烟炱氧化反应的技术措施,从而为发展完善高温空气燃烧技术提供理论基础。     

通过煤粉浓缩预热低NOx燃烧器实现高温空气燃烧技术的研究

以煤粉浓缩预热低NOx燃烧器(PRP)为例,说明了通过组织高温烟气回流快速预热低风煤比的一次风煤粉气流,可以在燃煤锅炉上实现具有高稳燃和低NOx排放性能的高温空气燃烧.工业试验和应用表明:PRP燃烧器特殊的预热室结构可以有效控制一次风粉的预热,快速加热煤粉颗粒并使之在达到燃烧器喷口时接近着火温度,因而具有优异的煤种适应性、低负荷稳燃能力和低NOx排放特性,是在燃煤锅炉上实现高温空气燃烧的一种良好的燃烧器.     

鞍钢热风炉高风温技术的应用与实践

近几年鞍钢通过技术改造,使热风炉的技术装备水平逐年提高,应用了顶燃式预热炉、分离式热管换热器、无波动换炉等多项先进技术,从而全部实现了空、煤气双预热,使热风炉风温不断提高,提出进一步开发新技术计划,全年平均实现1 200℃高风温的水平。     

A numerical study on the effect of hydrogen/reformate gas addition on flame temperature and NO formation in strained methane/air diffusion flames

This paper investigates the effects of hydrogen/reformate gas addition on flame temperature and NO formation in strained methane/air diffusion flames by numerical simulation. The results reveal that flame temperature changes due to the combined effects of adiabatic temperature, fuel Lewis number and radiation heat loss, when hydrogen/reformate gas is added to the fuel of a methane/air diffusion flame. The effect of Lewis number causes the flame temperature to increase much faster than the corresponding adiabatic equilibrium temperature when hydrogen is added, and results in a qualitatively different variation from the adiabatic equilibrium temperature as reformate gas is added. At some conditions, the addition of hydrogen results in a super-adiabatic flame temperature. The addition of hydrogen/reformate gas causes NO formation to change because of the variations in flame temperature, structure and NO formation mechanism, and the effect becomes more significant with increasing strain rate. The addition of a small amount of hydrogen or reformate gas has little effect on NO formation at low strain rates, and results in an increase in NO formation at moderate or high strain rates. However, the addition of a large amount of hydrogen increases NO formation at all strain rates, except near pure hydrogen condition. Conversely, the addition of a large amount of reformate gas results in a reduction in NO formation.