超低热值燃气燃烧及CO排放控制研究

针对超低热值燃气燃烧CO排放高的问题,设计开发了同心套筒多孔介质燃烧系统,分别研究了过量空气系数、水蒸气和氧气对以CO为单一可燃气体的超低热值燃气的燃烧特性及污染物排放的影响。结果表明:在预热阶段,内部点火相比较于外部点火能够减少1/3的预热时间;热值为3.0 MJ/m~3的超低热值气体在增大过量空气系数时,能够有效降低CO排放,而2.5和2.0 MJ/m~3的超低热值燃气没有效果;空气系数为1.00的条件下,通过添加质量分数为2%～4%的水蒸气未能降低CO排放;在超低热值燃气中通入氧气可以有效降低CO排放,空气系数为1.00时,在3.0 MJ/m~3的超低热值燃气中添加质量分数为12%的氧气,CO排放最低能降到体积分数53×10~(-6)。     

冷却边界下变孔隙多孔介质燃烧特性研究

针对天然气等高热值气体燃烧氮氧化物排放高和多孔介质烧蚀问题,设计开发了变孔隙多孔介质燃烧试验系统,研究了不同燃烧器内芯结构的孔隙排列方式及冷却空气流量对燃烧温度及污染物排放的影响。结果表明：积木式结构外环孔密度呈阶梯状排列比呈均匀型排列更有利于热量沿燃烧器径向传递;积木式结构的内芯孔密度呈阶梯状排列时,有利于提高燃烧室下游的温度;随着冷却空气流量的增大,冷却空气吸热量所占燃烧放热量的比例由23.62%增至70.87%,尾部烟气带走热量占燃烧放热量比例由71.65%降至21.63%,CO排放升高,NO排放最低降至3mg/m3。     

内芯结构对水冷燃烧器燃烧特性的影响

针对高热值气体在多孔介质中燃烧时泡沫多孔介质熔融损坏和热力型NOx大量生成的问题,设计了一台具有水冷边界的多孔介质燃烧器。在燃烧强度为200 kW/m~2,当量比为0.90,水流量为1.2 L/min的条件下,在孔隙均匀型、纵向变化型和横向变化型各3种结构的多孔介质燃烧室内组织液化石油气-空气的燃烧试验,探究内芯结构对水冷燃烧器燃烧特性的影响规律,获得综合性能较好的内芯结构。结果表明:9种内芯结构中,孔隙纵向变化型的综合性能优于均匀型和横向变化型,其热量传递效果最好,不完全燃烧产物含量最低,NO_x排放量可控制在34 mg/m~3。在气流方向上孔隙密度(PPI数)由小到大再变小排列,有利于燃烧和传热的需求。