烟气脱汞技术中磁珠射流的混合研究

对某1000 MW机组进行磁珠脱汞改造,采用热一次风输送磁珠并与烟气混合。在ANSYS软件中用数值模拟的方法研究了磁珠射流高度、射流数量在受限空间内与烟气混合的效果。结果表明:射流高度在Z=5.9 m及以上,射流数量为4个及以上时,磁珠覆盖率可达95%以上,最大浓度与平均浓度之比小于5.0,混合效果较好,满足工程使用要求。     

烟气传播的近壁效应实验研究

在全尺寸受限空间内火灾发展过程中，测量顶棚不同径向距离的一氧化碳气体浓度随时间的变化，发现在热烟气层尚未形成的早期阶段墙壁能够起到类似输送管道的作用促进气体沿壁面的传播，使得一氧化碳等气体产物较快到达顶棚位置．随着热烟气层形成，进入准稳态阶段后，开始时间、平均浓度与标准差三个稳态特征之间的相互关系通过引入“稳态系数”得以量化，墙角火因为受到近壁自然对流的较大影响，稳态系数低于墙壁火．此外，通过均值浓度比给出了“卷吸效率因子”的估计值，虽然均大于镜像模型的计算结果，但是考虑到阴燃的低耗氧量，结果被认为是合理的．     

高温差下卷吸作用对冲击射流换热影响数值研究

基于V2F湍流模型计算研究了卷吸作用对高温差下圆管冲击射流换热的影响,首先通过计算结果与实验值的对比验证模型方法的有效性,然后分析了基于绝热壁面温度计算的努赛尔数和射流有效度随射流和环境的温差以及雷诺数的变化,并研究了取不同定性温度对计算结果的影响。计算结果表明,高温差下定性温度取为射流温度时,基于绝热壁面温度计算的努赛尔数与射流和环境之间的温差近似无关,有效度也与雷诺数无关,但有效度随射流和环境的温差变化较大。因此,在温差较低时,依据射流和环境温度相同时的换热工况得到射流和环境温度不同时的换热工况是可行的,但温差越大,由该方法带来的误差也越大。     

顶棚开口受限空间油池火火焰振荡模式研究

用火焰序列图像分析方法,对具有顶棚开口的受限空间内的油池火火焰振荡模式进行了实验研究.实验观察到顶棚开口受限空间内油池火的火焰具有两种可以相互转化的振荡模式.在第1种火焰振荡模式下,根部火焰周期性膨胀与收缩,产生向上传播的蘑菇状火焰和较大的火焰高度波动;第2种火焰振荡模式根部火焰平稳,上部火焰会弯曲并左右摆动.火焰图像...     

高原环境室内小型池火顶棚烟气质量浓度变化规律

运用燃烧相似分析中的辐射相似模型理论,在合理简化的前提下,推导了高原低压地区室内小型池火顶棚烟气质量浓度变化与常压地区的关系.理论分析表明,顶棚烟气质量浓度增长速率与气压的6次方成正比.结合国内外研究人员不同海拔地区的池火实验结果,在海拔高度范围40 ～3700m内(环境气压0.066～0.1 MPa)对理论关系式进行...     

大空间建筑轴对称烟气羽流上升时间分析

通过对热分层环境下烟羽流最大上升高度公式的修正及轴心温度计算公式的推导,应用伯努利方程建立了稳定线性热分层环境下轴对称烟气羽流上升时间的分段数学模型.并采用计算流体力学软件FDS模拟了环境温度梯度1 K/m,火源释热率为100～1 000 kW时烟羽流在大空间建筑中的上升特性,最后结合14个工况的模拟结果对模型中的弗劳德数进行了预测.从而可为大空间建筑火灾探测及人员疏散研究提供相关参考.     

近炉内燃烧条件下煤粉着火及燃烧特性研究

本文在光学诊断型携带流煤粉反应器系统上开展煤粉着火及燃烧特性初步研究,通过数值模拟手段说明了试验系统设计和试验配气方案的合理性,考察了环境温度、环境氧浓度、煤种对煤粉着火延时及主燃烧段长度的影响。研究表明:在近炉内燃烧条件下,粒径为53~80μm烟煤煤粉和褐煤煤粉两者的着火延迟时间以及挥发分着火延迟时间都随着环境温度的提高而变短;褐煤煤粉主燃烧段长度比火焰中挥发分的主燃烧段长25 cm左右,比之前研究的高氧浓度环境下两者的差值更大;与烟煤相比,褐煤燃烧反应性对环境温度提高更加敏感。     

煤粉柔和气化炉内流动特性数值模拟

基于煤粉柔和气化炉的工况特征,采用数值模拟手段研究了喷嘴位置、喷嘴孔径(射流速度)和煤粉平均粒径等对气化炉内气固流场特性、烟气回流比和颗粒平均停留时间等的影响规律。结果表明:柔和气化炉内流场分布主要受二次风喷嘴位置和射流速度的影响,二次风喷嘴位置对流场影响更大;保持一次风和二次风射流速度不变时,随着二次风喷嘴与炉膛中心距离的增加,烟气回流比和颗粒平均停留时间先增大后减小;随着二次风射流速度的增大,烟气回流比增大,而颗粒平均停留时间有所变短;随着煤粉平均粒径减小,烟气回流比变化很小,而颗粒平均停留时间显著延长。     

速差射流煤粉燃烧器燃烧过程理论分析(Ⅰ)--强化燃烧原理分析

采用两相湍流流动的双流体模型 ,对带有中心高速射流的速差射流煤粉燃烧器进行了模拟计算。计算结果表明 ,燃烧器内筒端面与喷口间的距离 x有一最佳值 ,此时的高温回流量达到最大 ,煤粉燃烧的强化效果最好 ;另外 ,在该燃烧器中 ,中心高速射流能够浓缩煤粉 ,但约束煤粉扩展及增加高温烟气回流的作用不明显 ,只能使一次风粉与已回流的高温烟气混合更好 ,温度更均匀     

全烟气再循环燃油锅炉双旋流低NOx燃烧器的变负荷特性分析

通过对全烟气再循环条件下由开放射流与全扩散射流组成的双旋流配风器的燃油燃烧器进行数值模拟,由试验结果得出了计算条件下炉膛的烟气最高温度小于1 500K;负荷变化时,炉膛烟气最高温度几乎不变,最高温度区域随负荷降低而减小。     

喷淋烟气层的积分稳定判据与实验验证

利用PdyU/USTC大空间实验厅内的水.烟耦合作用实验台,测量了不同喷淋压力下的烟气层温度和厚度;结合理论分析,提出了以喷头正下方单位面积总拖曳力和总浮力之比D0/B0作为烟气层稳定性判据,得到了烟气层状态与D0/B0之间的关系.同时,对烟气层失稳的内在驱动力、失稳状态的空间分布及失稳状态下的烟气表现形式进行了探讨.结果表明,D0/B0<1时,烟气层能保持稳定;D0/B0>1时,烟气层发生失稳.单位面积总拖曳力和总浮力之间的差值是烟气层失稳的内在驱动力.烟气层失稳状态具有空间不均匀性,失稳状态下,烟气层厚度与D0/B0呈近似指数增长关系.     

单纯烟囱效应作用下竖井结构内火灾烟气运动规律研究

采用现场实验、理论分析及场模拟相结合的研究方法,通过设置六种不同场景,分别测试了不同时间不同竖井高度处的温度及压差变化过程,最终定量总结了单纯烟囱效应作用下竖井结构内的烟气运动规律,为高层建筑实际防火设计及人员疏散提供理论基础和实践指导依据。     

柴油机TR燃烧系统实现低温预混合燃烧的研究

为了验证TR燃烧系统降低发动机排放、实现低温预混合燃烧的能力,在一台经过改造的单缸135柴油机上进行了降低压缩比、燃用柴油-乙醇混合燃料和推迟供油的试验研究.结果表明,压缩比ε降低后,着火推迟,最大放热率增加,缸内最高压力和最高温度降低,NOx排放也降低.但是中高负荷时燃烧速率降低,有效油耗率增加.当燃用乙醇体积含量20%的乙醇-柴油混合燃料时,与燃用柴油燃料相比,着火延迟期延长,烟度大幅度降低.小负荷时缸内最高压力、最高温度、最大放热率和燃烧速率都降低,NOx降低较多;中高负荷时最大放热率高于后者,燃烧速率提高,NOx降低得较少.当供油定时从15°CA BT-DC推迟到13°CA BTDC后,烟度基本不变.     

煤气化置换燃烧分离CO2模拟分析与研究

基于Aspen plus软件,根据Gibbs自由能最小化原理对煤气化置换燃烧过程进行热力学平衡分析.对徐州烟煤以NiO作为载氧体,研究在常压时燃料反应器温度、水煤比对燃料反应器气体产率和载氧体循环倍率的影响.结果表明燃料反应器温度的降低有利于煤气化产物的氧化;水蒸气用量较少时可得到较高浓度的CO2燃料反应器温度的降低和水蒸气用量的减少将减少载氧体循环倍率.     

大气压力/VNT/EGR对车用柴油机性能与排放的影响

为了研究可变喷嘴涡轮增压(VNT)技术、排气再循环(EGR)技术及大气压力三者共同作用对车用柴油机性能与排放的影响,利用大气压力模拟装置开展了相应的试验研究,基于响应曲面法以响应曲面图的形式分析研究VNT喷嘴环开度、EGR阀开度及大气压力3个参数交互作用对柴油机性能与排放的影响。结果表明:随着大气压力的降低及EGR阀开度的增大,柴油机动力性下降,经济性恶化。当VNT与EGR耦合时,在最大转矩工况,在EGR阀关闭及开度较小时,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩呈现增大的趋势,有效燃油消耗率逐渐降低;而在EGR阀开度较大及全开时,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩降低,油耗升高。在标定功率工况,无论EGR阀置于何种开度,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩均增大,油耗均降低。随着大气压力的升高,NOx比排放升高,烟度降低。当VNT与EGR耦合时,在不同的运行工况下,NOx比排放与烟度表现出不同的变化趋势。欲获得良好的整机性能,针对不同的运行工况,需要合理匹配VNT喷嘴环开度与EGR阀开度。     

The impact of equivalence ratio oscillations on combustion dynamics in a backward-facing step combustor

The combustion dynamics of propane-air flames are investigated in an atmospheric pressure, atmospheric inlet temperature, lean, premixed backward-facing step combustor. We modify the location of the fuel injector to examine the impact of equivalence ratio oscillations arriving at the flame on the combustion dynamics. Simultaneous pressure, velocity, heat-release rate and equivalence ratio measurements and high-speed video from the experiments are used to identify and characterize several distinct operating modes. When the fuel is injected far upstream from the step, the equivalence ratio arriving at the flame is steady and the combustion dynamics are controlled only by flame-vortex interactions. In this case, different dynamic regimes are observed depending on the operating parameters. When the fuel is injected close to the step, the equivalence ratio arriving at the flame exhibits oscillations. In the presence of equivalence ratio oscillations, the measured sound pressure level is significant across the entire range of lean mean equivalence ratios even if the equivalence ratio oscillations arriving at the flame are out-of-phase with the pressure oscillations. The combustion dynamics are governed primarily by the flame-vortex interactions, while the equivalence ratio oscillations have secondary effects. The equivalence ratio oscillations could generate variations in the combustion dynamics in each cycle under some operating conditions, destabilize the flame at the entire range of the lean equivalence ratios, and increase the value of the mean equivalence ratio at the lean blowout limit.     

Optimal location of a single horizontal pipeline in a rectangular, horizontal air-filled enclosure to achieve maximum thermal insulation

An experimental investigation into the effect of the displacement ratio of a heated horizontal pipeline within an atmospheric pressure air-filled, relatively cold, horizontal rectangular cavity was made. The optimal position of the pipeline to achieve maximum energy thrift occurred at a displacement ratio approximately equal to 0·7, i.e. in the upper region of the cavity. This result is of significance with respect to the reduction of distribution heat losses from underground district-heating pipelines.     

Measurement of smoke point in velocity-matched coflow laminar diffusion flames with pure fuels at elevated pressures

Using a coflow burner, a quartz chimney, and a pressure vessel with good optical access, smoke points of pure fuels were measured in a laminar jet diffusion flame. The smoke point is a fundamental kinetic parameter, as this is the point where production of soot is exactly offset by its oxidation. Ethylene and methane, burning in a velocity-matched, overventilated coflow of air, were tested over a range of pressures from 1 to 16 atm. Fuel flow rate and air coflow rate were iteratively increased, keeping the exit velocity equal, until the smoke point was reached. The volumetric fuel flow and flame height were measured as a function of pressure to determine the functional relationship between these parameters and pressure. The volumetric fuel flow at the smoke point is observed to scale as a power law with pressure, while the smoke point height is best described by a log law with pressure. The residence time, based on flame height and exit velocity, was also calculated as a function of pressure and found to have a nonmonotonic behavior, with a peak at lower pressures.     

聚甲氧基二甲醚-甲醇混合燃料的燃烧与排放特性研究

将甲醇按体积比0、10%、20%、30%分别掺混到聚甲氧基二甲醚(polyoxymethylene dimethyl ethers,PODE)中制备出PODE-甲醇混合燃料,并依次标记为M0、M10、M20和M30,在一台高压共轨发动机上研究了最大转矩转速不同负荷下混合燃料的缸内燃烧过程和排放性能。结果表明:在PODE中添加甲醇后,各负荷下缸内压力降低,滞燃期逐渐延长,放热始点推迟。低负荷和中负荷时甲醇体积比的增加会使放热率峰值先增加后减小,而高负荷下放热率峰值却逐渐升高。甲醇体积比较低时,各负荷下燃烧持续期缩短;当甲醇体积比为30%时,中低负荷下燃烧持续期延长,各负荷下燃烧重心(CA50)推迟。掺烧甲醇可以降低NO_x浓度,M30较M0降低幅度为28.1%;而随甲醇体积比的增加,各负荷下HC和CO排放量均呈上升趋势,烟度则先减小后增大。甲醇的低温氧化使混合燃料的甲醛排放量上升,同时NO_2排放量及NO_2占NO_x比例随甲醇体积比的升高而增加,与纯PODE相比,低负荷下M30的NO_2排放量和NO_2占NO_x比例增幅分别为65%和107%。