陶瓷辊道窑柴油富氧燃烧特性的研究

在模拟的燃烧实验台上,通过提高氧浓度分析了富氧燃烧技术对陶瓷辊道窑能耗、废气排放、NOx和CO2浓度及窑炉火焰特性的影响。研究结果表明:柴油富氧燃烧后,在保证实验台内温度场稳定的前提下,随着氧浓度从21%~30%逐渐增加,沿火焰长度方向的热气体温度随距窑墙距离的增加而迅速降低,火焰流速变慢,火焰长度变短;柴油量在氧浓度刚开始升高时快速减少,随后减少幅度下降;理论废气量和CO2浓度逐渐减少,而NOx浓度则迅速增加。     

陶瓷窑炉中富氧燃烧火焰特性的试验研究

以单节辊道窑的结构形式设计物理模型进行富氧燃烧试验研究,在不同氧浓度条件下,从火焰形貌、火焰温度分布、火焰传播等方面分析富氧燃烧技术对火焰特性的影响,为窑炉设计及富氧喷枪设计与布置提供依据。研究结果表明:当氧浓度从21%增加至30%时,火焰亮度逐渐增加;火焰长度逐渐缩短并向喷枪口处收缩;最高火焰温度明显提高,且火焰最高温度出现位置向喷枪口靠近;轴向火焰温度分布趋向集中,在设计窑炉时应该注意火焰长度方向的尺寸;火焰前沿速度逐渐降低,引起温度梯度变大,火焰覆盖面积减小,需要设计可用于富氧燃烧的可调节式燃烧器,以保证在不同氧气浓度下,火焰处于稳定燃烧状态。     

汽油机缸内富氧燃烧的试验研究

富氧燃烧是一种可以实现节约能源和降低污染物排放的内燃机燃烧技术.通过汽油发动机在同一工况工作时,使进气中氧体积分数分别为20.7％、23.2％和25.4％,实现富氧燃烧.研究不同的进气氧体积分数对汽油发动机的燃烧特性和排放特性的影响.研究结果表明：进气氧体积分数增加,发动机缸内压力和燃烧放热率升高,最高燃烧压力相位提前,降低循环波动,发动机燃烧工作稳定;同时减少THC和CO的排放,但NOx的排放量增大.     

垃圾衍生燃料富氧燃烧污染物排放特性

为了解决城市生活垃圾直接焚烧产生的二次污染问题,将城市生活垃圾制成垃圾衍生燃料(RDF),在高温管式炉内进行富氧燃烧污染物排放特性研究.结果表明:塑料比例增加,燃烧过程中NOx浓度增大;氧浓度增加,NOx浓度增大;但纯氧条件下RDF燃烧,NOx浓度大大降低.塑料比例增加,燃烧过程中SO2浓度增大;氧浓度增加,SO2浓度降低.当氧浓度为80%时,CO浓度相差不大,纯氧时,塑料比例增大,CO浓度减小;氧浓度增大,CO浓度呈减小趋势,纯氧时CO浓度最小.NOx、SO2、CO的浓度均低于国家标准,说明RDF富氧燃烧有利于降低污染物排放浓度.     

陶瓷窑炉中富氧燃烧的传热特性和节能效果分析

为研究富氧燃烧技术在陶瓷窑炉中的实际传热现象,以液化气为燃料在富氧燃烧试验台上进行富氧试验。研究不同富氧燃烧条件下,烟气的组成和辐射率、烟气热损失及燃料消耗量的变化,结合火焰空间系统零维传热数学模型,分析富氧燃烧对传热过程及节能效果的影响,探讨提高空间传热效率、降低能量损失的有效途径,为富氧技术在陶瓷窑炉中的实际利用提供可靠依据。研究结果表明:在富氧燃烧过程中,随着氧浓度的增加,烟气量的减少,烟气中的CO2和H2O体积浓度增大,烟气发射率增大,尤其是当氧浓度达到24%～30%时迅速增加,辐射换热能力增强;换热空间的传热能力明显增强,有利于热利用效率的提高;烟气所造成的热损失减少,热利用率得到提高;在维持一定窑炉温度时,燃烧消耗量下降,相对节能效果在氧浓度偏高的状态下较为明显。     

旋转火焰燃烧特性的实验研究

以液化石油气为燃料,研究了旋转火焰的燃烧特性。结果表明,旋转火焰内部的燃烧温度分布不仅与火焰的旋转速度有关,而且与燃烧产物的含量存在很大的关系。燃烧在火焰的轴中心线处,在旋转速度低于78 r.min-1下,火焰燃烧的温度随着其旋转速度的增加而增加;火焰旋转速度大于78 r.min-1后,增加火焰的旋转速度,温度反而降低。燃烧产物中CO质量浓度随火焰高度和直径的增加逐渐减小,且随火焰旋转速度的增加逐渐减小;在较低的旋转速度下,燃烧产物中CO2的含量随火焰旋转强度的增加而增加,但在较高的火焰旋转速度下,随火焰旋转强度的增加燃烧产物中的CO2含量反而降低,而且在高的旋转速度下火焰外部的CO2含量反而比其内部的CO2含量要低。     

1000MW燃煤锅炉富氧燃烧改造及NO_x排放的数值模拟

针对燃煤锅炉富氧燃烧改造的可行性以及NOx排放的问题,提出基于CFD数值模拟方法,开展1 000MW双切圆式燃煤电站锅炉的富氧燃烧改造及其NOx排放的数值模拟研究.结果表明,当氧气体积分数为30%的富氧燃烧条件下模拟的炉膛温度分布、换热结果与改造前空气燃烧时相当.绝热火焰温度一致可以作为改造时氧浓度选择的依据.改造后燃料NOx、热力NOx的生成量均显著降低,总NOx生成量可达改造前的47.3%.大量二氧化碳的存在促进还原区煤焦气化反应和燃料氮的析出,削弱了NOx前驱物的氧化,促进NO还原,从而减少NOx生成量.增大燃烬风风率可降低NOx排放.再循环烟气中的NO的还原使NOx净生成量降低44.6%~71.8%.     

汽油机冷起动过程富氧燃烧试验研究

为了研究进气中O2体积分数对汽油机冷起动过程燃烧与排放特性的影响,试验对一台单缸汽油机分别提供O2体积分数为21%、23%、25%、27%和29%的富氧空气,对比分析冷起动最初60 s内的缸内压力、放热率和排气温度,以及HC、CO和NOx排放.研究结果表明,随着进气中O2体积分数的增加,汽油机冷起动过程燃烧与排放状况均有明显改善,着火更早、燃烧更快、缸内压力峰值和放热率峰值更大;同时,富氧燃烧可提高排气温度,大幅降低HC和CO排放量,减幅分别达88.5%和93.6%,但NOx排放量随O2体积分数增加而加速增大.     

梭式窑富氧燃烧的数值模拟研究

采用Fluent软件对日用陶瓷梭式窑的富氧燃烧技术改造进行数值模拟计算。研究不同富氧浓度对于梭式窑温度场及制品温度带来的影响及规律。结果表明,随着氧气浓度的增加,梭式窑内火焰最高温度逐渐增加,窑内温度的均匀性变好,但在不改变喷枪口径的情况下,窑内陶瓷制品的温度变化不显著。为了提高陶瓷制品的烧成温度,应对窑内喷枪进行改造,减小喷枪口径,增大燃气与富氧喷入速度可提高对流换热作用,进而提高陶瓷制品温度。增加棚板层的层间高度可使更多的热气流从陶瓷制品上方进入到制品区域内部进行对流换热,减小陶瓷制品区域温差。     

富氧燃烧辊道窑结构优化的数值模拟

采用Fluent软件对陶瓷辊道窑进行了结构优化的数值模拟研究。结果表明,根据富氧浓度优化烧嘴口径后,天然气燃烧的火焰的"刚度"得到了改善。随着富氧浓度的提高,窑内烧成带平均温度先升高后降低,而横断面的温度均匀性则逐渐变差。当挡板与挡墙之间高度下降100mm后,窑内气流之间的扰动增强,且挡板与挡墙的截流作用变得较为明显,这可以很好地防止烧成带高温烟气不受限制地流向预热带,从而降低了热量损失。燃料量减少10%、20%、30%,辊道窑内烧成带的平均温度均有所下降。在满足烧成温度的前提下,当辊道窑采用27%的富氧浓度时,最多可节能20%。此外,对NOx生成量进行计算分析可知,富氧燃烧时的NOx浓度比空气助燃时高。但是,当富氧浓度为27%且节能20%时,烟气中的NOx含量仍能够满足陶瓷行业的NOx排放要求。     

天然气普通燃烧中NO_x、CO和未完全燃烧CH_4排放的研究

讨论民用灶具普通燃烧时,火焰周围烟气浓度和温度的分布状态以及天然气强制排烟式燃气热水器烟道中的各种烟气成份的浓度.在有烟囱的封闭空间和大空间中催化燃烧过程均可达到近零污染排放,而且其天然气的转化率接近100%.在有烟囱的封闭空间中普通的天然气燃烧排放的NOx、CO浓度和不完全燃烧CH4浓度与催化燃烧相比较,排放量比较高;在大空间中火焰周围存在着排放的废气.通过实验测量表明普通燃烧天然气的转化率低于催化燃烧方式.     

Numerical and experimental investigation on emission performance of a fuel staged combustor

The low NOx emission technology has become an important feature of advanced aviation engine.A wide range of applications attempt to take advantage of the fact that staged combustion under lean-premixed-prevaporized(LPP)conditions can significantly cut down emission and improve combustion efficiency.This paper proposes a scheme with fuel centrally staged and multi-point injection.The mixing of fuel and air is improved,and the flame temperature is relative low in combustion zone,minimizing the formation of nitrogen oxides(NOx),especially thermal NOx.In terms of the field distribution of equivalence ratio and temperature obtained from Computational Fluid Dynamics(CFD),a chemical reactor network(CRN),including several different ideal reactor,namely perfectly stirred reactor(PSR)and plug flow reactor(PFR),is constructed to simulate the combustion process and predict pollution emission.The influences of the pilot equivalence ratio and percentage of pilot/main fuel on NOx and carbon monoxide(CO)emission were investigated by CRN model.The effects of the pilot fuel and primary fuel on pollution emission were investigated experimentally.Finally,the effects of pilot equivalence ratio and pilot fuel proportion on NOx emission were discussed in detail by comparing predict of CRN and experimental results.     

民用燃具分离火焰低NOx燃烧技术的研究

根据NO_x生成机理,本文提出采用分离火焰燃烧技术抑制民用燃具的NO_x生成。对火焰分离器的结构及主要尺寸进行了实验研究,优化后提出较理想的结构尺寸。并给出了抑制NO_x生成的效果。     

物理燃油添加剂对通用小型汽油机经济性及排放的影响

在一台通用小型汽油机的试验台架上,验证了在93#汽油和乙醇汽油中添加物理燃油添加剂对发动机燃油经济性及尾气排放的影响.试验表明:物理燃油添加剂对93#汽油和乙醇汽油都有较好的节油效果,并且对93#汽油的节油效果要好于乙醇汽油;作为一种促燃剂,该添加剂对减少NOx的排放效果明显,可以起到减少醇类燃料NOx排放过高的作用,而对于CO,HC和CO2的排放有所减小,但不明显.     

模拟沼气预混层流燃烧特性的试验研究

在定容燃烧弹上采用高速纹影系统对模拟沼气预混层流火焰的燃烧特性进行研究。模拟沼气为甲烷含量70%～75%和二氧化碳含量25%～30%的混合气。对不同成分的模拟沼气和纯甲烷的燃烧速度及燃烧压力进行了对比分析。研究结果表明,沼气中较高含量的二氧化碳对燃烧有强烈的抑制作用,使沼气的燃烧速度与纯甲烷相比有所下降,并且随着成分中二氧化碳含量的增加,整个燃烧过程延长。     

燃尽风率变化对电站锅炉NO_x排放特性影响的数值模拟

燃尽风率是决定燃尽风技术降低NOx排放量的关键因素.对一300 MW机组四角切圆锅炉炉内煤粉燃烧过程进行了不同燃尽风率条件下的数值模拟.分析研究了燃尽风率对炉内温度、O2、CO浓度分布、 NOx排放特性和飞灰含碳的影响规律.分析结果表明:随着燃尽风率的增加,炉内温度水平会降低,在煤粉燃烧区域氧浓度降低,CO浓度升高,炉内NOx浓度明显下降,炉膛出口NOx排放量线性降低;在燃尽风率为5.5%到8.5%之间时,燃尽风率增大飞灰含碳量降低,当燃尽风率增大到8.5%以上时会引起飞灰含碳量的升高.     

Optical investigation on polyoxymethylene dimethyl ethers spray flame at different oxygen levels in a constant volume vessel

In this paper, high-speed imaging and spectrometry diagnostics were used to study the spray flame structures and emission spectra of polyoxymethylene dimethyl ethers(PODE) in an optical constant volume vessel. The effects of oxygen volume fraction(15% to 80%) on some typical combustion characteristics such as spatially integrated natural intensity, flame propagation speed, lift-off length and the distribution of flame emission spectra were investigated. The results show that the PODE spray flame mainly exhibits blue chemiluminescence, which is different from the diesel yellow diffusion flame dominated by soot radiation. As the oxygen concentration increases, the flame natural luminosity and propagation speed increases, the position of lift-off region and flame tip move towards the injector nozzle, and the flame width becomes narrower. According to the spectral results, the blue chemiluminescence generated by carbon monoxide oxidation dominates the PODE flame luminescence,suggesting that no soot is formed. The increase in oxygen concentration leads to enlarged intensity and gradient of PODE flame radiation. In summary, the combination of PODE and oxygen-enriched combustion shows no soot formation and promotes the oxidation of carbon monoxide and unburned hydrocarbon. This study can provide more insights into PODE spray combustion,and offer guidelines for achieving efficient and clean combustion.     

O2/CO2气氛超细煤粉与常规粒径煤粉混合燃烧特性

采用数值模拟方法,研究O2/CO2气氛下,常规粒径煤粉与一定比例超细煤粉混合的燃烧特性以及NOx生成特性,得到不同超细煤粉和常规粒径煤粉混合比例下燃烧室内气体温度分布、浓度分布以及污染物NOx分布.研究结果表明：采用超细煤粉与常规粒径煤粉混合燃烧可以提高煤粉着火燃烧特性,同时减少NQx的生成;超细煤粉比例提高,煤粉着火提前,燃烧速度加快,NOx的生成量降低;当超细煤粉质量分数为30%～50％时,减少NOx的生成效果明显.