乙醇小尺度射流扩散火焰燃烧温度及稳燃特性EI北大核心CSCD

对自由射流和受限射流乙醇小尺度扩散火焰的燃烧温度及稳燃特性进行了实验研究。结果表明:火焰在静止空气中燃烧会经历淬熄前火焰、稳燃火焰、振荡前火焰、振荡火焰4个不同的状态。受限空间和自由空间下,火焰峰值温度随雷诺数增大均会经历增大,稳定和减小3个阶段,自由空间下,其温度最高可达1300K。尾部烟气温度随雷诺数先增大后保持稳定,其温度最高可达480K。只有当内径小到一定程度,玻璃管壁温才会随雷诺数有较大增加,其温度最高可达370K。随着受限空间内径的减小,火焰的燃烧上限明显降低,且均比自由空间时的低,而燃烧下限几乎均与自由空间时相同。在本实验范围内,热熄火是淬熄的主要因素,而燃料的不完全燃烧则是火焰由稳定燃烧转变为振荡燃烧的主要因素。     

乙醇小尺度射流扩散火焰燃烧温度及稳燃特性

对自由射流和受限射流乙醇小尺度扩散火焰的燃烧温度及稳燃特性进行了实验研究。结果表明:火焰在静止空气中燃烧会经历淬熄前火焰、稳燃火焰、振荡前火焰、振荡火焰4个不同的状态。受限空间和自由空间下,火焰峰值温度随雷诺数增大均会经历增大,稳定和减小3个阶段,自由空间下,其温度最高可达1300K。尾部烟气温度随雷诺数先增大后保持稳定,其温度最高可达480K。只有当内径小到一定程度,玻璃管壁温才会随雷诺数有较大增加,其温度最高可达370K。随着受限空间内径的减小,火焰的燃烧上限明显降低,且均比自由空间时的低,而燃烧下限几乎均与自由空间时相同。在本实验范围内,热熄火是淬熄的主要因素,而燃料的不完全燃烧则是火焰由稳定燃烧转变为振荡燃烧的主要因素。     

稀释剂和氧浓度对甲烷非预混MILD富氧燃烧影响的模拟研究

通过数值模拟方法研究了不同氧化剂(O_2/N_2、O_2/CO_2和O_2/H_2O)和燃烧器出口氧浓度(21%～30%)对15kW实验炉内甲烷非预混中度与极度低氧稀释(moderateorintenselowoxygen dilution,MILD)富氧燃烧的流场、燃烧场及湍流–化学相互作用的影响。研究结果表明,不同稀释剂下炉内流动和烟气卷吸情况几乎相同,但在炉内反应方面存在较大差异。各稀释剂下炉内燃烧温度和CO、OH浓度的高低顺序为:N_2CO_2H_2O。而且,N_2稀释时炉内存在集中的高温区(1800K),且温度和组分浓度随氧浓度增大而快速升高。而CO_2或H_2O稀释时炉内温度、组分分布均匀,且对氧浓度变化不敏感。另外,相比CO_2或H_2O稀释,N_2稀释下反应区内的层流火焰速度和Damk?hler数(Da)更大,且随氧浓度的升高而急剧增加,30%氧浓度下已经进入传统薄反应区燃烧模式。而CO_2或H_2O的稀释可以显著降低层流火焰速度,增长化学反应时间,减小Da数,在高氧浓度下依旧保持在分布式反应区,即MILD燃烧区。因此,相比N2稀释,CO_2或H_2O稀释下更有利于建立MILD富氧燃烧。     

不同空气和燃料旋流强度下合成气稀释扩散火焰特性研究

针对合成气旋流扩散燃烧开展研究,测量燃烧中间产物OH自由基浓度及火焰温度分布,研究不同燃料和空气旋流强度对合成气旋流火焰的影响。实验结果表明,燃料旋流和空气旋流对合成气旋流扩散燃烧均有重要影响,燃料旋流对火焰结构的影响则更大。随着燃料和空气旋流数的减小,火焰面变薄,不连续的火焰面增多,被卷吸到回流区的OH自由基和高温反应物减少,容易导致燃烧不稳定。在扩张段出口区,温度和OH自由基的浓度分布有较好的对应关系,高OH浓度区域对应温度较高的区域。     

基于低温醇水体系的均相沉淀法制备纳米FePO_4

FePO4作为制备锂电池正极材料LiFePO4的骨架材料,对LiFePO4的形貌和电化学性能影响较大。采用均相沉淀法,在低温醇水体系中,制备了FePO4·2 H2O,并在一定温度下煅烧制得FePO4粉体。探讨了醇水比例、搅拌速度、反应物浓度、反应时间等因素对制备FePO4粉体粒度的影响。研究结果表明:粉体粒度随醇水比例增大而降低;随搅拌速度和反应物浓度增大呈现先增加后减小的趋势;反应时间增加使得FePO4粉体粒度逐渐增大。在醇水比例为1∶1,反应物浓度为0.2 mol/L,搅拌速度为3 000 r/min,反应时间为0.5 h,反应温度为35℃的条件下,制得的产物为50~500 nm的六方晶系结构高纯FePO4粉体。     

对煤粉空气混合物中火焰传播及其机理研究的综述

煤粉空气混合物中的火焰传播对煤粉着火燃烧稳定和强化具有重要意义。本文综述了国内外对煤粉空气混合物中火焰传播、传播机理及其数学模型的研究。研究认为,火焰传播速度、煤粉加热速度、燃烧化学反应速度、反应物和反应产物的扩散速度中最慢的因素控制火焰的传播;煤质、煤粉浓度、煤粉颗粒尺寸和湍流交换对火焰传播速度有影响;挥发分析出、煤粉浓度、颗粒尺寸三者的相互制约关系对火焰传播的作用有待作进一步的研究。     

颗粒帘换热器中气粒两相流动特性实验

在颗粒帘换热器实验平台上,运用实验测量和理论分析等方法,开展了颗粒帘换热器中气粒两相流动特性的冷态实验。结果表明:当颗粒空隙率较低时,颗粒流卷吸周围空气量减小,换热器通道内下落颗粒帘出现扩散现象,反之,颗粒帘出现收敛现象;颗粒帘后部气流速度随进气速度及颗粒帘初始厚度的增加而增大,随颗粒粒径及颗粒质量流量的增加而减小;进气速度、颗粒质量流量对颗粒帘后部气流速度的影响大于颗粒帘初始厚度、颗粒粒径的影响;颗粒帘后部气流速度随颗粒帘下落高度的增加而增大。     

进口参数对等离子体点火过程影响的数值模拟

为了研究进口参数对等离子体点火过程的影响规律,建立了燃烧室等离子体点火的数值计算模型,对燃烧室内等离子体点火时的化学反应和流场进行了数值模拟。进而分析了等离子体点火器喷出的射流速度、射流温度和混合气的进口速度等进口参数的变化对燃烧室等离子体点火过程的影响规律。结果表明:在等离子体点火器喷出的高温射流进入燃烧室后,燃烧区域向上游的扩展程度远大于向下游的扩展程度,首先在上游形成稳定燃烧;等离子体射流速度对点火延迟时间的影响相对较小,但可以增强等离子体射流的穿透能力;混合气的点火延迟时间随射流温度的升高而减小,随混合气进口速度的增大而增长。     

预热燃烧模式下热态焦炭NO排放和燃尽特性实验研究

随着煤粉预热燃烧技术的不断发展,焦炭氮在最终氮氧化物生成的贡献中占据主导地位。为研究预热燃烧模式下入炉热态焦炭（区别于常规冷态焦炭）的NO排放和燃烧特性,自行搭建了两段沉降炉系统,着重考察了煤粉热解温度、燃烧温度及过量空气系数对高温焦炭燃烧生成NO及燃尽率的影响规律。结果表明:区别于冷态焦炭实验结果,提高煤粉热解温度有利于热态焦炭燃烧降低NO排放,过量空气系数（α）为1.0时,最大降氮效率为21.1%;燃烧温度对热态焦炭NO排放的影响主要依赖于燃烧区域α,当炉内呈现较强还原性气氛时,随燃烧温度升高,NO排放量降低,当炉内呈现氧化性气氛时规律则相反;提高煤粉预热温度及燃烧区域温度均有利于降低飞灰含碳量,α为1.0时,飞灰含碳量最大降幅28.6%。     

声场作用下甲烷部分预混火焰不同当量比和流速对NOx生成的影响

采用Rijke型脉动燃烧试验台,利用火焰直拍图像、NOx采集系统,对声场作用下甲烷部分预混火焰在不同当量比和流速下的NOx生成特性进行了比较和分析.结果表明,随着当量比的增大,在3.3～4处NO排放因子(NOemissionindex,EINO)出现拐点φEI,当量比小于φEI时,EINO随当量比的增大而先增后减;当量比大于φEI时,EINO随当量比的增大而增大.当量比在2～4时,混合气流速对EINO的影响较小;当量比大于4时,EINO随着流速的增加而增加,但相对于稳态燃烧,EINO随流速增加的速率明显减小,原因在于,流速的增大致使火焰长度增加,燃料在高温区域停留时间变大,而相对于稳态火焰,脉动声场的作用使火焰长度变短.     

同向和反向合成气旋流扩散燃烧研究

针对同向和反向合成气旋流扩散火焰燃烧开展研究,测量了燃烧中间产物OH自由基浓度、火焰温度及污染物的排放。实验结果表明,燃烧的稳定性受旋流产生的回流区和扩散混合两方面的因素控制,加强回流有利于燃烧稳定,加强混合也有利于燃烧稳定。燃料和空气同向旋流和反向旋流相比,总回流量较大,能够向回流区卷吸更多的活性自由基OH和热量,从而有利于燃烧稳定。当燃料和空气的旋流数比较小时,混合对燃烧的稳定性也会产生重要影响,空气和燃料的反向旋流由于混合较为强烈从而稳定性比空气和燃料同向旋流时要好。尽管NOx排放受混合的影响,但针对文中的实验,主要是热力型机理对NOx的排放起作用。在CO排放中,较低功率下由于温度较低导致CO排放指数较高,实验中当功率大于34 kW时,温度较高,CO排放接近于零。     

往复热循环多孔介质燃烧点火特性数值模拟

采用无量纲形式,以有限容积法为基础,对往复式热循环多孔介质燃烧系统点火燃烧特性进行数值模拟,分析不同点火位置对多孔介质燃烧过程中点火燃烧演变过程、燃烧稳定状态、及点燃燃气热值的影响。指出在点火燃烧演变过程中,各点火位置下的温度分布经历明显演变过程,燃烧火焰位置均逐渐向“特定位置”移动;燃烧稳定时,火焰位置相互重合,预热区温度和峰值温度基本不变,点火位置向燃烧蓄热器中心靠近,蓄热区域内温度越高,直接点燃燃气热值越低。     

煤的快速热解动力学研究

煤的快速加热条件下的热解研究对煤气化反应过程以及气化炉的运行有着重要的意义。试验采用TGA/SDTA 851型热天平对不同煤种、不同升温速率、不同灰煤比下的煤快速热解特性进行研究，同时对3种气氛下煤的动力特性进行分析。研究发现：随着升温速率的增加，最大失重速率也有所提高；随着煤的变质程度提高，热解最大失重速率有所降低；随着灰/煤比的增加，失重速率先升后降。说明存在一个最佳的灰/煤比，使得失重速率达到最大值；在N2、、O2、CO2 3种气氛下，CO2气氛下的气化反应进行的温度要高于N2气氛下的热解和O2气氛下的燃烧温度，气化与燃烧相比，气化反应进行的剧烈程度远远小于燃烧。文中也根据Coast-Redfern积分方法得出了煤热解的表观动力学参数。     

燃气轮机燃烧室压力对火焰辐射换热影响的模拟计算与分析

采用数值方法对燃气轮机在燃烧室油气比和进口气流温度一定时,燃烧室压力分别为0.6、1.0、1.2、1.4MPa工况下的火焰辐射换热进行模拟计算。结果表明,随着燃烧室压力增加,主燃区烟颗粒浓度、火焰筒壁的辐射热流量明显增加;主燃区温度随压力增加呈下降趋势;燃气温度沿火焰筒轴向逐渐下降,主燃区至中间区急剧下降,其下降速率随压力增加而变快,而掺混区受压力变化影响较小。     

城市固体垃圾床层内燃烧过程数值模拟

采用数值模拟方法对城市固体垃圾在床层内燃烧过程进行模拟计算，分别对床层内气固两相介质建立能量、质量和动量守恒控制方程，固相中水分蒸发、挥发分析出、焦炭气化燃烧速率由床层当地热物性及环境参数确定，床层高度变化由燃烧反应速率及物料热物性参数计算得出。计算结果与实验值比较分析表明，总体上模拟结果与实验值吻合很好，数值模型能够准确地预报床层失重、料层燃烧中段近似为一常数的燃烧速率，料层水分蒸发所需的时间占整个焚烧实验时间的2/3。模拟计算得出床层表面产生气的体变化趋势能反映垃圾燃烧进程, O2和CO2模拟结果与实验值吻合较CO要好。计算结果为研究垃圾在床层内燃烧过程的和炉排优化设计提供参考。     

HM型等离子燃烧器多级燃烧特性数值模拟

用Fluent软件对HM型等离子燃烧器的点火燃烧特性进行了二维数值模拟，计算了煤粉空气混合物从等离子点火区到炉膛内主要断面的温度场、着火过程成分变化和煤粉进入炉膛初期的燃尽率等。结果表明：一级燃烧筒内的煤粉在离开等离子体点火区距离约D1（一级筒直径）的部位挥发分开始着火；一级燃烧筒中心线上的温度从点火区开始首先降低然后升高；二级煤粉在距离二级燃烧筒入口约2倍D2（二级燃烧筒直径）处开始着火，二级燃烧筒断面温度中部高四周低；三级煤粉在距离二级燃烧筒出口约2m处开始着火，并形成稳定的火球状火焰。计算结果还表明：燃烧器燃尽率较高，当形成稳定的火焰时，挥发分已经完全燃烧，碳的燃尽率达到46%以上。     

基于SIS的典型工况下火焰特征统计分析

电厂的煤粉火焰检测装置只作炉膛有火或无火判断,不仅不能对燃烧稳定程度做出定量表述。以某电厂的监控信息系统(SIS)中的历史数据库作为分析平台,对常规光学火检信号所包含的丰富信息进行深层次挖掘。首先对火检信号数据进行必要的预处理,提取出火焰信号的亮度平均值、火焰亮度方差、火焰亮度峰峰值作为火检信号时域特征量,在前人研究的基础上提出并使用“均匀度”作为火检信号频域特征量。然后分锅炉高负荷稳定、锅炉低负荷稳定、锅炉高负荷波动、锅炉低负荷波动、启磨、停磨、点火与停炉等8种典型燃烧工况对火检强度信号作了大量统计分析。结果表明这些特征量能够较准确地反映不同工况下的火焰燃烧状态,并为今后电站锅炉燃烧优化奠定了基础。     

SO2对燃料型NO生成的影响机理

为了揭示燃煤过程中SO2和NOx的相互影响机理,采用Chemkin程序,综合考虑碳氢化合物燃烧、氮氧化物生成和硫氮反应3方面因素,探讨挥发分燃烧过程中SO2气体对燃料型NO生成的影响机理。计算结果表明,HCN氧化生成燃料型NO的反应在毫秒级时间内完成,占控制地位的基元反应都涉及到自由基,自由基的浓度决定反应的速率和进行程度。富氧情况下SO2对燃料型NO的生成影响非常微弱。在贫氧条件下,增大SO2浓度,燃料NO的生成速率和生成量下降,原因可以归结为SO2通过中间产物HSO2和SO3,催化整合了自由基,降低了自由基浓度。因此,贫氧工况下SO2对燃料NO的生成具有强烈抑制作用。     

基于数字图像处理对W型锅炉燃烧状况的诊断

大型电站锅炉的在线燃烧诊断对于指导运行人员及时调整燃烧工况有着重要的意义,使用一套基于CCD的数字图像处理系统对W型300MW锅炉炉内燃烧状况进行了分析诊断,利用重建后的温度场分布及计算得到的辐射率分析了炉膛温度,火焰中心,炉内燃尽率等。