旋流角度对燃料掺混特性影响研究

为了研究工业燃气轮机燃烧室旋流器旋流角度对燃料/空气混合均匀度以及NOx排放的影响,针对某型燃烧室的中心分级双级轴向旋流器,应用Fluent软件,选择Realizable k-ε和Species Transport模型,在燃气轮机的设计工况下对不同旋流角度回流区形态、甲烷的体积分数分布、温度场和污染物的排放进行了数值模拟。研究表明：随着内旋流角度从30°增加到50°,燃烧室内流场形成的回流区尺寸有减小的趋势,燃料的分布趋于均匀,主燃区最高温度从2 304 K降低到2 180 K, NOx排放呈先增大后减少的趋势,旋流角度为50°时NOx排放质量浓度为501.045 mg/m3。     

LPP燃烧室振荡燃烧特性、火焰结构和NOx排放的实验研究

利用动态压力传感器、平面激光诱导荧光（Planer Laser Induced Fluorescence,PLIF）测量系统和气体分析仪针对不同入口气流旋流数和空气含湿量条件下,贫预混预蒸发（Lean Premixed Prevaporized,LPP）燃烧室中振荡燃烧特性、火焰结构变化规律和NOx排放特性开展了实验研究。研究表明：在一定条件下,随着燃烧室入口气流旋流数增加,激励出振荡燃烧的当量比区域扩大,所激励的振荡燃烧强度不断增加,但振荡燃烧的主频则不断下降,火焰变得更加紧凑且不断向燃烧室中心和上游壁面发展;随着燃烧室入口空气含湿量的增加,振荡燃烧强度会下降甚至消失,振荡燃烧的主频增加,火焰结构由振荡燃烧时的平整型火焰向稳定燃烧时的V型火焰转变,火焰的位置也向燃烧室侧壁面和下游方向移动;LPP燃烧室中NOx排放会随着燃烧室入口空气含湿量和入口气流旋流数的增加而下降。     

基于反扩散火焰的低NOx旋流燃烧器数值模拟

采用非预混稳态小火焰模型（Steady Flamelet Model,SFM）耦合110步甲烷燃烧简化机理和Realizable k-ε模型对反扩散-旋流低氮燃烧器进行模拟,对比分析了不同旋流角度（30°,45°和60°）及过量空气系数（1.05,110,115和1.20）下燃烧时燃烧室内各截面轴向速度分布、中心截面温度及NOx质量浓度分布。详细研究了燃烧室内天然气与空气的燃烧特性及NOx的排放规律。模拟结果表明：随着旋流叶片角度逐渐增大,燃烧室内回流作用逐渐增强,导致火焰长度变短、燃烧室内最高温度及出口NO质量浓度逐渐降低;在旋流叶片角度为60°时,出口NO质量浓度仅为114 mg/m3;随着过量空气系数逐渐增大,火焰末端温度逐渐提高,导致燃烧室出口NO排放量逐渐增大;在过量空气系数为1.2时,出口NO质量浓度达到294 mg/m3,相比于过量空气系数为1.05时,其NO排放量增加153%。     

旋流强度对F级燃气轮机燃烧稳定性影响分析

旋流器是目前燃烧室中常用的稳定火焰的结构,主要通过气体经过旋流器后在下游形成的回流区来稳定火焰。一般采用旋流数表征旋流器的旋流强度。旋流数一方面会影响空气和燃料的掺混,另一方面会影响回流区的尺寸,从而对火焰的长度和稳定性产生影响。针对某重型燃气轮机的燃烧器,采用数值模拟的方法分析了旋流数变化对热态温度场的影响,同时采用三维有限元方法分析了旋流数对燃烧稳定性的影响。结果表明:旋流数增加,会使得火焰更加紧凑,长度缩短,同时使得燃烧室二阶周向模态稳定性恶化,不稳定的风险增加;降低旋流数会使得火焰长度增加,轴向模态稳定性恶化。该研究结果可为类似机组的相关设计研究提供参考和借鉴。     

燃气轮机低热值合成气燃烧室内三维湍流流动的数值模拟研究

对GE-F101型工业燃气轮机环形燃烧室燃用甲烷和低热值合成气的燃烧性能进行了数值研究,采用标准κ-ε湍流模型和涡耗散湍流燃烧模型对燃烧室在不同燃料条件下的流场特性进行了数值模拟,并对燃烧室内的流场结构、温度分布、火焰结构及NOx分布进行了分析与比较;在此基础上对原燃烧室进行了一些改造.结果表明:随着燃料热值的降低,燃料射流速度增大,燃料和空气的混合程度减弱,燃烧稳定性降低,燃烧室内最高温度降低,NOx排放量减少;通过增大燃料喷嘴口径和增加旋流器的旋流数,可在一定程度上改善燃烧室内流动结构,增强燃料和空气的混合程度,因而提高了燃烧稳定性.     

外二次风旋流数对燃烧室内湍流燃烧与NOx生成的影响

建立了采用分级进风方式的旋流燃烧室实验装置。在此实验装置上分别对天然气进行了湍流旋流燃烧的实验研究。在保持过量空气系数不变的条件下,测量了在不同外二次风旋流数下,燃烧室内烟气的时均温度场,O2,CO2,CO和NO浓度场的分布。由实验结果分析讨论了二次风旋流数对旋流燃烧室内湍流燃烧及NOx生成的影响。     

低污染燃烧室预混喷嘴结构性能的数值研究

以某燃气轮机SAC(单环腔)燃烧室为原型,设计、研究了一种适用于甲烷燃料的低污染燃烧室,对燃烧室单喷嘴模型进行了数值模拟研究。就燃料喷孔位置、旋流器旋流数、叶片数目对流场和温度场进行了定性的分析。结果表明:(1)设计的喷嘴结构能形成明显的中心回流区和角回流区;(2)在有限预混长度情况下,燃料孔的位置对燃料空气预混效果有较大影响;(3)旋流器旋流数及叶片数目对燃烧室冷态流场有较大影响,且旋流数设计过大会导致回火现象,旋流数过低也会对燃料空气预混的均匀性产生一定影响;(4)结构优化后的喷嘴经计算得到NO_x排放量为7.01×10~(-6)(15%O_2浓度),CO为4.687×10~(-6)(15%O_2浓度),相比传统燃烧室降低了约80%,为形成与环境友好的燃烧室设计技术做了理论探索前期的研究工作。     

旋流对同轴富氧扩散燃烧NOx排放的影响

对30%～40%的氧浓度下甲烷富氧空气同轴扩散燃烧的火焰形态、可见火焰高度、燃烧特性以及NOx排放进行了实验测量,研究了旋流数对NOx排放控制的影响.结果显示,随着旋流数的增加,火焰高度略有升高,火焰发光由白色逐渐变为橙黄色;最高火焰温度逐渐降低,温度分布也变得平坦;NOx排放指数随旋流数的增加而降低,氧浓度越高,其下降幅度越大.保持其他条件不变,增加氧化剂流速可以增强旋流对燃烧特性及NOx排放的影响.     

烟气再循环对液雾旋流火焰的影响

在柱状燃烧室内利用C anon数码相机跟踪研究了气泡雾化喷嘴出口下游的旋流液雾火焰,发现再循环烟气对油雾颗粒的预热作用使火焰缩短、并有效削弱了高温区存在;利用T esto350烟气分析仪对液雾旋流火焰所产生的烟气成分进行了测定,探讨了烟气再循环措施对不完全燃烧产物以及燃烧污染物生成量的影响,发现热烟气的再循环可以有效降低不完全燃烧产物的排放量,同时可以抑制NOx的生成。     

旋流燃烧器结构对116 MW立式燃气锅炉低氮性能的影响

利用ANSYS-Fluent CFD软件,采取Realizable k-ε模型和有限速率/涡耗散模型对某116 MW立式燃气锅炉进行数值模拟,该立式锅炉有左右两个燃烧器入口。对比分析了不同旋流数(0、0.54、0.77、1.11、1.67)和左右入口空气不同旋转方向下,燃烧室内中心截面速度矢量分布、温度分布以及轴向不同截面平均温度和NO_x质量分数。结果表明：旋流空气能在炉内形成中心回流区,使得燃料与空气有效混合,燃烧扩散到整个炉膛,随着旋流数的增加,炉膛内中心回流区向入口移动,高温区域也随之向入口方向移动,且高温区域减少,炉膛内整体温度下降,出口NO_x排放从212 mg/m³降低到76 mg/m³,而当旋流数增加到1.11以上时,旋流数大小对炉膛内NO_x的生成和排放的影响将会很小。研究还发现当左入口空气为左旋,右入口空气为右旋时,该燃气锅炉不仅燃烧稳定并且具有较低的NO_x排放。     

省煤器防磨初探

主要叙述了省煤器的磨损处理,对省煤器的设计,安装与运行提出了防磨建议与要求。     

爆燃燃烧对火焰辐射光变化的影响

应用火花塞光纤传感测量系统对BJ492Q汽油机爆燃燃烧进行测量和研究,分析了爆燃燃烧时火焰光辐射的变化情况。正常燃烧时,CH（431．5nm),C2(516.5nm),H2O(588nm)自由基的光强曲线出现双峰值,着火延迟期内自由基光辐射。爆燃较强工况时,只出现一个峰值,主要是碳粒子热辐射,峰值处出现剧烈波动,相位提前,无自由基的光辐射。试验表明,火花塞光纤传感器完全可用于爆燃测量。     

天然气成分对发动机性能及排放影响的试验研究

在同一台发动机上通过燃用属于同类别的两地天然气的对比试验,研究了天然气（CNG）成分对发动机性能及排放的影响。试验结果表明：天然气成分的差异导致发动机的空燃比发生变化,是造成发动机性能与排放产生较大变化的主要原因,而控制发动机空燃比在较小范围变化,可以减少天然气成分对发动机性能及排放的影响。     

基于投入产出方法的居民消费全流程能耗分析

本文在合理界定居民消费内容及活动水平的基础上,利用投入产出方法和生命周期能耗分析思想,对居民衣、食、用、服务、行、住等消费的全流程能耗进行了分析和计算,给出了2005年居民各项消费的全流程能耗现状,并对2010年、2020年、2030年的居民消费全能耗状况进行了预测,得到了居民消费全能耗占全国能源消费总量的比重在40%以上等一系列重要结论,并提出了相关政策建议。     

锅炉钢管压扁试验研究

压扁试验是重要的工艺试验，以日常试验获得的大量数据为基础，针对常用锅炉管材进行了压扁不合格极限高度试验，为减免压扁试验提供了依据。     

Research on non-flammable criteria on refrigerants

The two targets including the ratio of maximal composition RXM and the minimum for operating area SMI have been proposed for judging the flammability of the alternative to CFCs and HCFCs in air conditioner and refrigeration system. Analytical results in this paper illustrate that for different flammable refrigerants, the RXM and SMI are different and the relationship between different refrigerants are also different, which depends on the flammability of the refrigerant.     

斯特林发动机天然气扩散燃烧的数值分析和试验

应用数值模拟,对斯特林发动机中天然气的燃烧进行了全尺寸三维模拟。分析和优化对斯特林发动机燃烧室速度场、温度场分布以及排放有着重要影响的参数,如空气预热温度、旋流数和过量空气系数等。预测了优化后燃烧室的速度场、温度场分布,以及NO_x和CO的浓度场分布,得到了吸热部件周围的流动形式。模拟结果为抑制NOx和CO的排放和提高换热效率以及发动机的效率提供了指导,设计结果得到了试验验证。     

基于GT-Power的LPG燃气组分对发动机排放影响的研究

通过建立单缸点火式LPG发动机在GT-Power中仿真,来研究LPG组分及其比例对发动机排放的影响.仿真实验表明,LPG组分对污染物的排放有重要的影响.随着丁烷比例的增加,CO和HC的排放增加,而NO_x减少;其中,CO、HC排放最少的是Fuel 1#,NO_x的排放最低的是Fuel 3#;考虑到综合排放性能和动力性的同时,丙烷与丁烷比例为7:3时最佳.     

基于喷雾可视化装置的碰撞喷雾研究

设计了一套由定容室、供油系统、控制系统、图像采集及处理系统组成的定容弹喷雾可视化试验系统.利用系统对不同背压下,带有中央凸台的TR燃烧室的碰撞喷雾分布特性进行高速摄影研究.通过分析喷雾照片可知随着背压增加,油束的贯穿距减小,喷雾分布的扩散度提高,喷雾锥角增大,碰壁后喷雾空间分布更加均匀,观察结果与理论分析相一致.试验结果表明:系统具有成相清晰、可靠性高、结构简单、成本低廉、操作方便、使用灵活等特点.