合成气燃烧数值模拟与验证

以整体煤气化联合循环(IGCC)系统中的合成气燃烧室为研究对象,针对天然气改烧合成气后非预混火焰的燃烧特性开展数值模拟与实验验证,经与实验数据对比,结果显示大涡模拟能够准确预测燃烧室内的平均流场与温度场、速度脉动分布,对燃烧过程产物OH自由基的预测与实验结果有所偏差,为后续分析工作奠定基础。通过将数值模拟与实验测量相结合,对同一喷嘴结构燃烧室内使用天然气、氢气、一氧化碳以及合成气等不同燃料时的燃烧特性进行了对比分析,结果表明该喷嘴结构适用于合成气燃烧,与天然气火焰相比,合成气火焰在喷嘴出口位置形成的高温区对改善合成气燃烧室的不稳定性具有积极的意义,同时燃烧室壁面的热负荷更高。     

带有氮气稀释的合成气火焰的实验研究

以合成气旋流扩散燃烧为研究对象,利用平面激光诱导荧光技术研究了在氮气稀释作用下,CH4、H2、CO及合成气火焰的燃烧特性.实验发现,CH4、H2燃烧时,氮气的掺混仅改变火焰形状,不影响其燃烧的稳定性,CO燃烧稳定性最差,导致合成气火焰易受氮气稀释作用的影响,但由于H2的存在,实验工况范围内的氮气稀释量下,合成气火焰仍能...     

合成气非预混燃烧的数值模拟

针对合成气非预混火焰结构开展数值模拟和试验验证,分析天然气改烧合成气后燃烧特性的变化规律.结果表明,大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)在速度分布和温度分布的预测中与试验结果比较吻合,而在对燃烧过程产物(如OH自由基)预测中则与试验结果有所差异.采用数值模拟与试验测量相结合的方法,探讨和分析合成气燃烧特性的变化规律:与天然气火焰相比,合成气燃烧时高温区域更大,火焰稳定性较好;随着当量比提高,燃烧室热负荷不断增大,同时最高回流速度增大,火焰根部受到压缩,逐渐呈现出推举火焰特征.     

当量比变化对合成气双旋流喷嘴燃烧火焰特征的影响

采用平面激光诱导荧光（PLIF）、高温热电偶及红外气体分析仪,对不同当量比下的合成气在双旋流模型燃烧室内的火焰特征进行了试验研究.结果表明：当量比为0.2时,合成气火焰的反应区呈月牙形,随着当量比的增大,合成气火焰根部逐渐出现M型分布特征,火焰锋面的内、外侧张角均单调减小,火焰推举高度与穿透深度增大,同时,燃烧室中下游出现大量的反应区,火焰根部受到压缩,燃烧室排气温度升高,CO排放量迅速降低.     

N2稀释对合成气扩散火焰流场的影响

对带有N2稀释的中热值合成气旋流燃烧火焰的热态流场进行了PIV(粒子图像速度仪)测量,分析了不同稀释量对燃烧流场的影响规律.实验结果表明,N2的存在主要改变了射流区的尺寸,火焰的宽度基本不受影响,最高回流速度随稀释量的增加而增大,回流区内的脉动则随之减小,同时稀释量的增加会降低回流区内的湍动能,从而引起火焰温度的降低.