多孔介质燃气热水器性能试验分析

多孔介质燃烧技术是指燃气与空气混合后的气体通入多孔介质材料,并在多孔介质孔隙中燃烧的技术。通过对现有的燃气热水器进行改造,利用全预混多孔介质燃烧技术,进行多孔介质燃气燃气热水器新型样机设计;同时,对多孔介质燃气热水器进行了性能试验,并与原机型进行了数据对比分析。可以看出引入全预混多孔介质燃烧技术后,负荷调节范围相比目前常见的大气式燃烧技术可以进行拓宽;同时,热水器污染物排放更低,热效率有所提升,节能减排的效果更加显著。     

外置瑞士卷多孔介质燃烧器贫燃试验

对一种新型外置瑞士卷多孔介质燃烧器的贫燃特性进行了试验研究,对其点火预热启动过程及其不同预混气体浓度、流量等工况参数条件下的温度分布、排放特性进行了测量;分析燃烧器的启动方法以及流量、预混气体浓度等有关工况参数对其燃烧特性的影响规律。结果表明,燃烧器冷启动时甲烷氧化率较低,有大量的CO生成;由于多孔介质的存在,燃烧器整体升温较慢,无局部高温,NOx生成量较小;在相同预混气甲烷浓度条件下稳定燃烧时,此类型燃烧器相对无瑞士卷结构的多孔介质燃烧器,在同一预混气甲烷浓度条件下对流量具有较好的适应性,火焰稳定性好;预混气甲烷浓度越大、驻留时间越长、燃烧温度越高,甲烷氧化率也越大。     

预混气温度及多孔材料特性对多孔介质表面火焰的影响

为优化设计基于多孔介质壁面的低热损失微燃烧器结构,以甲烷/空气为预混气实验考察了预混气初始温度多孔壁面材料对多孔介质平面火焰形成、燃烧特性的影响。实验表明:在低当量比工况下(≤0.8)由于预混气初始温度升高可以有效降低多孔板对火焰的影响(热损失),可以有效地拓宽平面火焰形成范围。当量比较大时(0.8),由于甲烷在多孔板内部消耗,多孔表面火焰温度反而下降。不同材料的多孔板对火焰的影响主要由于导热系数差异引起,而且在火焰温度较低的时候明显。当火焰温度较高时几乎没影响。导热系数越小,多孔介质壁面温度越低。     

预混气体在泡沫陶瓷多孔介质燃烧温度分布与火焰面移动特性

为了解多孔介质内预混燃烧的温度特性和火焰面传播特性,采用红外热像仪对不同当量比和进口气体速度的甲烷/空气预混气体在泡沫陶瓷多孔介质内的燃烧进行试验研究。泡沫陶瓷材料采用碳化硅、氧化铝和氧化锆,泡沫陶瓷孔径采用394、787和1 181PPM。结果表明,火焰面移动速度和当量比呈反比,受进口气体速度的影响不明显;火焰可以向上游或向下游传播,火焰面移动速度范围为0.35~0.38 mm/s;确定了不同材料和孔径的泡沫陶瓷内的驻定燃烧当量比和自稳定当量比范围。     

沙角C电厂锅炉微油点火技术应用的试验分析

对沙角C电厂锅炉微油点火技术应用进行试验分析的结果表明,利用原有WRTE大油枪加热炉温制取热风的方式启动磨煤机,使炉膛得到预热,有利于微油点火初始阶段煤粉的引燃和燃尽。气化微油点火燃烧器投煤后煤粉能顺利点燃,火焰明亮,燃烧器喷口火焰温度始终保持在较高温度,燃烧稳定,燃烧器在启动过程中壁温正常,不结焦。计算分析发现,2号锅炉气化微油点火技术的应用能使电厂启动节油率达到89％,取得了良好的经济效益。     

多孔介质表面火焰最小稳燃空间实验研究

为考察以多孔介质壁面为进气壁面的微燃烧器的最小稳燃空间,该文以多孔介质表面平面火焰为对象,以甲烷/空气预混气为燃料进行点火及熄火实验研究。实验中采用与多孔介质表面平行的可控温铜板来模拟燃烧室壁面,详细考察了不同燃料当量比和预混气流速时,铜板壁面温度对点火距离和熄火距离的影响。实验结果表明：当量比处于0.9～1.0之间最容易点火;在相同的当量比下,随着预混气流速的增大,点火距离先逐步减小后增大。随着平板壁面温度的提高,点火距离和熄火距离同时减小,分析认为,热熄火是其熄火的主要因素。     

介质阻挡放电边缘电场对甲烷燃烧强化的影响

燃烧强化是介质阻挡放电的一种新应用,是加速燃烧的化学动力学过程,从而提高燃料的点火性能、燃烧速度和稳定性等燃烧特性的一种新技术。为此,利用一种同轴介质阻挡放电结构对甲烷进行放电,然后将处理后的甲烷与空气混合、燃烧,研究放电对火焰形态的影响。实验现象表明经处理后燃料的燃烧火焰的整体位置向下移动,出现回火现象,通常认为这是由火焰的燃烧传播速度增加所引起的。但该文认为这种回火现象是由介质阻挡放电电极的边缘电场效应所引起的。边缘电场加速燃料等离子体与空气的混合过程,并最终引起回火。该文采用添加绝缘导管的方法考察边缘电场对燃料气体混合过程的影响,证实了带电粒子在边缘电场的作用下会改善燃料气体的混合过程。     

多孔介质燃烧火焰面特性数值模拟

为研究低热值气体在多孔介质燃烧器中的火焰面特性,采用计算流体力学方法对二维氧化铝(Al2O3)小球堆积床多孔介质燃烧器内气体燃烧进行模拟。考虑气体的对流扩散和气固间的对流换热及固固间的辐射换热,研究多孔介质燃烧器中混合气体燃烧特性规律,对火焰面形态和火焰面移动规律进行分析。模拟结果表明,堆积小球多孔介质燃烧器内火焰面的移动速度较小,其数量级在10-4 m/s;多孔介质燃烧器中火焰面移动速度随着预混稀薄气体当量比的降低而增大,随入口速度的增大而增大;当预混气体的入口速度较大时,火焰面呈较厚抛物线状,入口速度较小时,火焰面呈较薄平整状。     

多孔介质内燃烧的电容层析成像可视化测量及数值分析

运用电容层析成像(ECT)，以非侵入的方式，对多孔介质中火焰分布进行可视化测量。预迭代法进行图像重建，同时得到最快的成像速度和具有Landweber法的图像质量。ECT结果清楚显示了多孔介质中火焰的形状、尺寸和运动，成为多孔介质中燃烧可视化的一个突破。同时，利用FLUENT软件对通道型多孔介质内预混燃烧进行数值模拟。ECT成像结果与FLUENT模拟温度场分布情况进行比较，结果显示了这2个不同学科信息的良好吻合性，以及在燃烧研究中的互验性。此次研究的成果为多孔介质燃烧领域提供了新的研究方法、测量手段、以及有应用价值的数据。     

微型燃气轮机中低热值燃烧室设计及试验研究

微型燃气轮机发电是生物质气化等工艺产生的中低热值燃气的重要利用途径。基于热值为7.5MJ/m3(标准状态)的生物质气和E100型天然气微型燃气轮机设计了一种"单旋流多孔燃料喷射"中低热值低排放燃烧室,并进行了燃烧室部件试验。低压部件试验表明所设计的燃烧室点火顺利、在设计出口温度下燃烧效率高于98.5%、氮氧化物排放小于20 mg/m3。实验结果表明所设计的燃烧室可以实现中低热值燃料的高效稳定低排放燃烧,证明了燃烧室的可靠性,可以进行下一步的整机试验研究。     

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。     

合成气燃气轮机燃烧室的试验研究

对某分管型燃气轮机燃烧室及其两个用于燃烧中热值合成气的改造方案在中压全尺寸试验台上进行了考核和实验研究。试验采用的等容积流率模化准则,即采用与真实燃烧室相同的尺寸、燃料、过量空气系数以及燃料和空气进口温度,而空气的总压和流量以及燃料的流量取为真实参数的1/6。试验结果表明2个改造方案的性能参数,包括燃烧效率、总压损失、出口温度分布、火焰筒壁面温度分布和火焰的稳定性(贫燃料熄火极限)都能够满足设计要求。此外,与原型燃烧室燃烧轻柴油的工况相比,2个改造方案在燃烧合成气时燃烧室主燃区的火焰筒壁面温度升高,而燃烧室的NOx排放大大降低,火焰的稳定性得到明显改善。因此保持火焰筒开孔规律不变,增大气体燃料喷射孔面积并增强旋流对燃烧室进行改造,使其能够高效洁净地燃烧中热值合成气,该方法是可行的。     

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。     

200MW旋流燃烧方式煤粉炉炉内燃烧试验和数值研究

采用计算流体动力学软件对电站锅炉炉内实际燃烧过程进行数值计算并结合其热态试验数据进行对比分析，已成为验证数学模型和指导工程实践的一种重要研究手段。该文利用PHOENICS软件，采用IPSA两相流模型及煤粉燃烧综合模型，对一台有16只径向浓淡旋流燃烧器两侧墙对冲布置的200MW燃煤锅炉炉内燃烧过程进行了数值计算，得出了炉内燃烧器区域以及炉膛出口的烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布。模拟结果与锅炉热态试验数据进行了比较，两者吻合情况较好。结果表明：在燃烧器出口处形成了高煤粉浓度和高温区，使得煤粉着火及时，燃烧器区域维持较高温度，炉内煤粉燃烧充分，从而表明了径向浓淡旋流燃烧器具有高效稳燃的性能。     

W型火焰锅炉燃烧系统的设计与优化

陈述了W型火焰锅炉燃烧系统的特点,介绍了美国BW公司的燃料着火指数(IF),3种燃烧器及其适用的制粉系统,比较了燃烧器与磨煤机4种配置下煤粉的着火温度及着火热量,以及北京巴布科克.威尔科克斯有限公司在燃用低反应特性煤质时燃烧系统设计优化措施。     

W型火焰锅炉燃烧系统的设计与优化

陈述了W型火焰锅炉燃烧系统的特点,介绍了美国B＆W公司的燃料着火指数（IF）,3种燃烧器及其适用的制粉系统,比较了燃烧器与磨煤机4种配置下煤粉的着火温度及着火热量,以及北京巴布科克.威尔科克斯有限公司在燃用低反应特性煤质时燃烧系统设计优化措施。     

褐煤和烟煤火焰检测的比较分析

通过对褐煤和烟煤进行理论分析,得出褐煤的着火热比烟煤大,且褐煤的火焰检测初始燃烧区比烟煤远。并对炉膛火焰燃烧情况进行了分析,得出火焰检测装置应安装在炉膛中心火焰旋转的下游、燃烧器水平中心线的上侧的结论。     

一次风速度和煤粉质量浓度对等离子燃烧器一级燃烧筒点火特性的影响

为了研究一次风速度和煤粉质量浓度对等离子燃烧器一级燃烧筒点火特性的影响,建立了等离子燃烧器一级燃烧筒点火特性试验台。通过测量一级燃烧筒内煤粉火焰的温度,以及观察燃烧筒喷口煤粉火焰的稳定性,得到了煤粉质量浓度和一次风速度对点火特性的影响规律。试验表明:在燃用蒙南烟煤的情况下,等离子直接引燃煤粉过程中,挥发分的析出和着火比常规点火方式提前,煤粉燃烧的整体温度较高;当一次风速度为18m/s,要形成稳定的火焰,一级燃烧筒内的煤粉质量浓度不能低于0.15kg/kg。     

O_2/CO_2燃烧方式下锅炉机组总体布置研究

基于前人对O2/CO2燃烧方式下煤的着火及火焰稳定性、碳的燃尽率、NOX与SOX及痕量元素的排放特性、传热特性、烟气的组成等得到的实证研究,从设计的角度,阐述了燃煤发电锅炉在O2/CO2燃烧方式下的总体布置及各个部分设计时应注意的问题.     

新型煤粉燃烧器的燃烧机理分析

分析了国内超临界和超超临界锅炉采用的几种新型煤粉燃烧器的燃烧机理。主要特点是采用多级配风技术灵活控制燃烧器出口的煤粉火焰燃烧过程;实现着火初期低氧燃烧和火焰内NOx还原技术;在旋流式燃烧器内采用煤粉浓缩技术和环形齿状稳燃器或直流过渡风,在喷口附近煤粉气流着火初期,加强热烟气回流和维持高温及低氧燃烧,促进挥发分析出过程中的NOx还原,并实现快速着火和低负荷稳定燃烧;在A-PM型直流式燃烧器上采用带扩压管的缩放型小喷口结构,增强稳燃能力和维持高温和低氧燃烧,促进NOx还原,并均衡火焰温度,降低水冷壁的热负荷;设置可调节燃尽风进一步提高炉内脱氮效果和提高燃烧效率等。