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。     

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。     

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。     

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.     

微尺度燃烧中的温度及热回流分布

以氢气/空气预混气在2mm等径石英管中的当量比燃烧为对象,采用试验和数值模拟相结合的方法研究燃烧器及其内部的温度及温度梯度,分析热回流在来流气预热中的作用。在管子上游入口段,燃烧器外壁温度随环境热风温度和气流总流量的变化不大;最高外壁温度则随热风温度和气流总量的增加而明显升高。外壁上的热回流区域随着气流总流量增加而延长。在燃烧区域附近,管壁温度沿径向向外递减,温度轴向梯度可达105K/m,形成更强热回流。在燃烧器内部,径向截面上的气体最高温度点随着气流流动不断从外侧向中心移动直到燃烧区域,温度梯度可达106K/m。对于入口预热段和燃烧段中的未燃预混气体,从入口温度升到着火温度的热量主要来自上游火焰的热回流、外侧高温气体的预热和外侧火焰面的预热,前两者都源自气体或管壁的热回流。     

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。     

当量比对超声速燃烧室等离子体点火流场及燃烧特性影响

为了解等离子体射流点火情况下超声速燃烧室燃烧组织和燃烧性能,开展了超声速燃烧室等离子体射流点火数值模拟,调节乙烯燃料喷射压力从而改变混气当量比,分别计算了混气当量比对燃烧室燃烧效率、流场特征、壁面压力分布、燃烧产物组分分布以及总压损失的影响。研究结果表明:增大混气当量比导致燃烧效率下降;凹腔前壁面与等离子体射流之间属于燃烧反应最剧烈区域,温度最高,混气当量比从0.138增加到0.311时燃烧反应放热区增大,但凹腔内温度降低,混气当量比为0.485和0.624时燃烧反应放热区减小,凹腔下游燃烧反应主要发生在下壁面;增加混气当量比导致燃烧室上壁面压力跃升点前移且压力值变大;燃烧室总压损失主要包括燃料射流与主流形成的斜激波造成的总压损失和燃烧放热导致的总压损失,增加混气当量比气流经过燃料射流时导致的总压损失增大,但燃烧室总压损失主要由燃烧反应程度控制,燃烧反应越剧烈总压损失越大。     

氮气稀释富氢合成气高压燃烧特性数值模拟

为研究高压下氮气稀释富氢合成气的微混合燃烧规律,利用常压燃烧试验校正模型对不同压力、功率和当量比下的温度场、火焰形态以及污染物排放进行了计算分析。结果表明,随着压力的升高,燃烧器火焰温度和出口温度先升高后略微下降,火焰宽度逐渐变小,火焰高度有增大趋势,NOx排放指数升高,但在压力14 MPa时,趋势变缓。     

T型微细管道内氢气空气预混燃烧实验研究

该文对在内径为2mm的T型石英管内的氢气和空气的预混燃烧实验研究进行了描述,给出了燃烧的火焰温度、流量和燃烧效率的关系。发现T型管道结构有利于燃烧的稳定。在适当的氢气/空气当量比下,混合气流速从0.57m/s到18.4m/s部可以在管道中维持长时间稳定燃烧。由于散热的影响,氢气或空气流量小时容易发生熄火。燃烧中最高温度发生在空气稍微过量的条件下,过量空气系数大约在1.25-1.67左右。在氢气流量为183×10-4Nm3/h时,燃烧效率在当量比为1附近存在峰值,最高燃烧效率接近100%。管道散热比例很高,在氢气流量为183×10-4Nm3/h、完全燃烧时只考虑水平管道部分外壁的散热,就得到散热损失占反应放热的27%。     

径向分级低污染燃烧室燃烧性能试验

以某型径向三级燃烧室为研究对象,采用天然气为燃料,通过试验研究了各级不同燃料比例及燃烧模式下燃烧室的贫油点火、贫油熄火、出口温度场、污染物排放等燃烧性能。结果表明:在环形区扩散燃烧、主燃区预混燃烧模式下,贫油点火油气比为0.027 0～0.040 1,贫油熄火油气比为0.006 9～0.005 5,环形区改为预混燃烧模式后,点火油气比和熄火油气比均有所增大;随主燃区预混燃料当量比(当量比)的增加,出口温度系数逐步改善,至当量比0.54时则有所恶化,环形区改为预混燃烧模式后,主燃区当量比为0.51时,出口温度系数改善明显;随主燃区当量比的增加,CO、未燃碳氢(UHC)、NO_x及碳烟排放均呈下降趋势,但当量比为0.54时,NO_x排放有所增加,环形区改为预混燃烧模式后,各污染物排放指数降低,但未达到预期。建议径向分级燃烧室在低负荷工况下采用环形区扩散燃烧、主燃区预混燃烧模式,在高负荷工况下均采用预混燃烧方式。     

钝体燃烧器火焰变化过程的速度分布特性

实验测量了变工况钝体回流扩散燃烧速度场，定量确定钝体回流燃烧火焰和中心射流主导火焰的转换曲线，分析了燃空速度比对燃烧稳定性的影响。实验中利用粒子图像速度场测量(PIV)技术对不同燃空速度比下的钝体回流扩散燃烧流场进行了测量，考察不同火焰的结构特性及其内部流动状况。由火焰的速度场出发，确定了钝体回流燃烧火焰和中心射流主导火焰的转换曲线。根据测量所得数据发现燃空速度比是决定钝体轴线上最小速度大小及相对位置的主要因素，燃空速度比是决定钝体轴线最小速度与钝体表面距离的重要参数：随着燃空速度比的增加，轴线上最小速度与钝体表面的相对距离先迅速增加，后略有降低，然后再次迅速增加；轴线上最小速度与燃空速度比成线性关系，随着燃空速度比的增加，轴线上最小速度不断增加。     

浓淡燃烧煤粉锅炉局部富氧助燃的数值模拟

利用Fluent计算软件对一台670 t/h浓淡煤粉锅炉的常规空气燃烧和局部富氧燃烧过程进行数值模拟,得到了两种燃烧气氛下炉内的空气动力场、温度场和烟气中各组分物质的量浓度的分布。结果表明:在"三高区"通入富氧助燃对底层燃烧器煤粉气流的燃烧影响较大,煤粉着火提前,底层一次风高温区增大,有利于提高燃烧器的稳燃性能,且火焰中心位置下移,使煤粉在燃烧器区域燃烧完全,降低了炉膛出口烟气温度。局部富氧燃烧的高温火焰集中在炉膛中心位置,水冷壁附近保持较高的氧化性气氛,对水冷壁起到较好的保护作用,可有效防止结渣和高温腐蚀。     

泡沫陶瓷内瓦斯气体预混燃烧污染物排放规律试验研究

为研究低浓度煤矿瓦斯气体在泡沫陶瓷内预混燃烧污染物排放的规律,搭建了低浓度瓦斯燃烧实验台,对多种燃烧工况进行实验研究,分析在一段和两段多孔介质燃烧器内,CO和NO的排放随流速、当量比变化的规律。通过试验发现,一段多孔介质(20 PPI)燃烧下,在相同当量比下,CO的浓度先降低后增加,当流速达到一定程度,CO的浓度急剧增加,而NO的排放和燃烧瓦斯的浓度成正比关系,当量比越高,NO的排放浓度越高,且在一定当量比下,NO的排放浓度随流速的变化有一最高点;两段多孔介质(30+40 PPI)燃烧下,在当量比不变的情况下,CO的浓度随流速的增加,先降低后增加,到脱火前,急剧增加,而NO的排放规律和一段燃烧时一致。     

微细直管燃烧器的散热损失研究

为了解微细直管燃烧器散热损失的大小，采用内径为0.6mm的微细陶瓷管进行氧气和甲烷气体的燃烧实验，测量了微细直管外壁面的温度，研究了氧气和甲烷的总流量和质量比对壁面散热的影响，以及不同总流量下直管壁面温度的动态变化过程。研究结果表明，混合比小于当量混合比时，随着混合比的增加，燃烧放热功率增加，壁面温度升高，管壁的散热功率增加；管壁的散热量占了很大一部分燃烧放热量，文中测量的管壁散热量最大为燃烧放热量的42%；在管壁散热量中，辐射散热量占很大一部分，最大达到总散热量的65%；随着总流量的增加，燃烧反应区的长度增加，轴向的壁面温差减小，壁面升温速率增大。     

等温壁面条件壁面反应对微小通道内H2/空气预混火焰的影响

为了考察等温壁面条件下壁面反应对微通道内氢气/空气预混火焰的影响,该文建立了考虑火焰中活性自由基与壁面相互作用的二维数值模拟程序。计算程序中气相燃烧采用氢气详细化学反应动力学机理,壁面反应采用改进的氢气壁面反应机理,改进的壁面反应机理包括5个吸附反应和7个解附反应。计算结果表明:等温壁面时,壁面反应会大量消耗壁面附近的H、O及OH等活性自由基,导致贴近壁面处燃烧反应减弱,靠近壁面处放热量减少甚至消失,进而使火焰总的热量释放率减少,火焰温度及传播速度降低,火焰拉伸减弱。随着壁面温度的升高,壁面反应作用越显著。考虑壁面反应时,壁面H自由基的覆盖度最大,对壁面反应影响最大。     

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。     

300MW汽包炉90MW稳燃的应用与分析

通过印尼某电厂300 MW亚临界汽包炉90 MW低负荷稳燃的应用实例,介绍了锅炉燃烧调整的过程,分析比较稳定燃烧的效果,获得合适的风煤比和二次风量。     

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。     

基于氢氧基平面激光诱导荧光法的稀释燃烧机理实验研究

为探讨反应物预热温度和稀释率对稀释燃烧机理的影响,该文以氮气稀释的甲烷-空气对冲扩散火焰为研究对象,采用氢氧基平面激光诱导荧光法(hydroxy radical planar laser induced fluorescence,OH-PLIF)进行实验研究。以OH基反 应区厚度表征火焰厚度,实验结果表明,在反应物预热温度较低情况下,当预热温度一定时火焰厚度随反应物稀释率增大(或者浓度减小)而减小,当反应物稀释率一定时火焰厚度随预热温度升高而增大。但进一步分析表明,在反应物预热温度足够高时,火焰厚度将随反应物稀释率增加而增大。根据预热对化学反应速度的增大与稀释对化学反应速度的减小的共同作用,从火焰厚度随反应物预热温度与稀释率的变化情况可推断,在低预热温度稀释燃烧过程中,预热温度是影响火焰结构的主要因素;在预热温度足够高的稀释燃烧过程中,稀释率是火焰结构的主要影响因素,此时由于稀释引起化学反应速度大大降低,因此火焰厚度或体积显著增大。