过量空气系数对甲烷燃烧特性的影响

过量空气系数对工业锅炉的稳定安全运行、节能减排方面具有重要影响。以小火焰伴流燃烧器为对象,基于FLUENT软件,采用了24步甲烷燃烧简化CHEMKIN化学反应动力学机理。对在常规空气氛围、不同过量空气系数条件下的甲烷燃烧进行了数值模拟。分析了燃烧温度、燃烧速率、主要污染物生成情况。得出了过量空气系数对各参数的影响规律以及作用机理。总结了适合工业应用的最佳过量空气系数。     

旋流对天然气高温空气燃烧特性影响的数值模拟

以工业炉的高温空气燃烧技术应用为背景,对一个新型轴向旋流式单烧嘴燃烧室内天然气的高温空气燃烧特性进行了数值研究。采用数值模拟的方法研究了同心式轴向旋流燃烧器（HCASbumer）中螺旋肋片的旋转角度对燃烧特性的影响,其中湍流采用Reynolds应力模型,气相燃烧模拟采用β函数形式的PDF燃烧模型,采用离散坐标法模拟辐射换热过程,NOx模型为热力型与快速型。计算结果表明,对预热空气采用旋转射流时,能明显降低NOx生成量。对于HCAS型燃烧器,随着空气射流旋转角度的增大,燃烧室内的回流区域增大增强,降低了局部的氧体积分数分布,燃烧室中平均温度和最高温度都有所增加,且燃烬程度大幅度提高,而局部高温区缩小,只在靠近入口处出现。总的NOx排放量随着空气射流旋转角度的增大先减小,后增大。因此,适当调整肋片的旋转角度可以降低NOx生成量。     

过量空气系数对W型火焰锅炉燃烧影响的数值模拟研究

过量空气系数是影响W型火焰锅炉燃烧的重要因素.利用数值模拟技术对某电厂300MW"W"型火焰锅炉炉内燃烧进行了4个工况的计算.通过分析各个工况下炉内流场、温度场、NO排放量以及炉膛出口处飞灰含碳量,得出过量空气系数增大时,炉内流场变化不大,炉内温度水平降低,火焰中心上移,NO排放量增大,飞灰含碳量减少.     

过量空气系数对燃气燃烧中NOx生成的影响

低NOx燃烧是燃气锅炉中的主要研究课题。本文针对燃气燃烧的特点,进行了燃烧实验,分析了燃烧火焰中的温度场分布和过量空气系数对燃气燃烧中NOx的影响,以此得到过量空气系数与NOx生成量的关系,从而确定在特定工况下最佳的过量空气系数。     

过量空气系数对HCCI汽油机燃烧特性的影响

在一台Ricardo Hydra单缸四气门汽油机上,利用气门重叠负角方法实现了均质充量压缩着火(HCCI)燃烧,并通过试验研究了过量空气系数对HCCI汽油机燃烧特性的影响.研究结果表明,在相同的转速和气门相位角下,随着过量空气系数的增加,平均指示压力减小,缸内残余废气率也减小,但燃油消耗率的变化趋势与转速有关.在大多数工况下,过量空气系数为1.05时,HCCI发动机的着火时刻最早,燃烧持续期最短.过量空气系数对循环波动的影响与转速和气门相位角有关.随着转速的增加,循环波动增大.     

过量空气系数对CNG发动机燃烧过程及排放的影响

为了更好地研究小排量CNG单燃料发动机工作时过量空气系数λ对发动机性能的影响,运用AVL—FIRE软件对不同λ下的发动机燃烧过程进行模拟,分析了λ对燃烧过程以及排放情况的影响,得到了在特定工况下合适的λ值。     

高原地区过量空气系数计算模型对燃气锅炉效率值的影响研究

由于青海地处高原,工业燃气锅炉在低气压、低含氧量、气候寒冷的特殊环境中工作时,传热、燃烧等方面都受到不同程度影响,锅炉的实际热效率低于同纬度的平原地区。在现有规程中过量空气系数计算公式的基础上,获得高原某地区相关信息(海拔、压力、空气含量),用一个固定的推导过程修正过量空气系数计算公式,得到高海拔地区锅炉运行中过量空气系数新计算模型。该模型通过了德令哈地区、西宁地区的4台燃气热水锅炉的正、反平衡实际测试,验证了计算模型的可靠。并得出同纬度、不同海拔地区,利用尾气中含氧量来计算过量空气系数时,必须考虑高海拔、低氧量对其的影响,海拔越高新计算模型对锅炉效率值的影响就越大的结论。     

空气旋流数对甲烷燃烧NOx生成影响数值模拟研究

为研究甲烷-空气非预混燃烧下空气旋流数对流动特性、温度分布及其对污染物NOx生成的影响,利用CFD软件,采用标准的k-ε湍流模型、P-1辐射模型和涡流耗散模型进行数值模拟。结果表明：空气旋流数从0提高到0.8的过程中,形成的中心内回流区会强化燃料和空气混合,中心火焰向燃烧室两侧逐渐扩散,火焰长度变短,且高温区移动到燃烧室的前端,局部高温的产生得到了抑制,燃烧室内的温度场更加均匀,进而导致NOx生成量的下降。同时研究燃烧器几何尺寸对气体停留时间及NOx排放浓度的影响,发现缩小空气入口孔隙半径r和燃空径向隔板间距L会导致气流速度增大,促进反应更快地弥散到整个空间,能够进一步抑制NOx的产生。     

旋流燃烧器螺旋伸展长度对高温空气燃烧特性的影响

以工业炉的高温空气燃烧技术应用为背景,对一个同心式轴向旋流高温空气燃烧器单烧嘴燃烧室内的高温空气燃烧特性进行了数值研究.燃烧室尺寸为600 mm×600 mm×1000 mm,燃烧器烧嘴由位于中心的圆形直射流燃气喷口和其外围的同心轴向旋流高温预热空气射流喷口构成.湍流输运方程采用RSM模型,气相燃烧模型采用β函数的PD...     

过量空气系数对燃气锅炉余热回收效率的影响分析

分析了天然气锅炉的烟气成分、换热机理.用热力学理论和燃烧理论对天然气烟气的饱和含湿量、露点温度、水蒸气的冷凝率和天然气的热利用率进行了理论分析和计算,并给出了关系图.结合算例,对燃气锅炉在不同排烟温度和过量空气系数下的烟气余热回收节能潜力进行了理论计算,可供实际工程参考.     

过剩空气系数对多种燃气燃烧温度影响的分析

钢铁企业炼钢过程中产生数量众多的焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气和COREX煤气等各类燃气,燃气燃烧温度受燃气燃烧的过剩空气系数、空气和燃气的被加热温度等因素影响很大.空气和燃气温度均被加热到400℃时,各种燃气的燃烧温度显著提高,对于低热值高炉煤气燃烧温度提高约200℃,达到1580℃.同一燃烧设备当燃用燃气种类发生变化...     

燃气旋流和湍流强度对转静盘腔入侵及流动特性影响的数值研究

为了探究主流旋流和湍流对转静盘腔燃气入侵规律及机理的影响,在封严冷气量固定的条件下,针对主流旋流角、湍流强度以及二者共同作用对燃气入侵规律的影响开展数值模拟研究。研究结果揭示：当仅存在旋流时,腔内Batchelor流动核心的分布位置和规模直接受主流旋流角的影响,同时,该核心的流动特性引起了封严效率的显著变化;此外,旋流角通过影响封严出口上游的压力分布,进一步影响了下游的燃气入侵程度。当无旋流角、改变主流湍流强度时,在极端湍流强度I=20%的工况下,静盘侧Batchelor核心几乎完全消失,盘腔受到严重燃气入侵。当主流湍流强度I固定为20%,旋流角与其共同作用时,入侵状况相较于无旋流角时有所改善,但旋流角SA=15°的工况封严效率反而略低于SA=30°的工况,这主要是因为封严出口上游压力分布在湍流和旋流耦合作用下呈现出不同的波动特征。     

合理选用过剩空气系数的重要性分析

通过分析过剩空气系数过大或过小时加热炉多方面的影响,强调了合理选用过剩空气系数的重要性,并提出了控制措施。     

Spray characteristics of high-pressure swirl injector fueled with alcohol

The spray characteristics of methanol and ethanol with high-pressure swirl injector were explored experimentally and numerically. experimental results show that the spray characteristics of methanol and ethanol had displayed the same trends as that of gasoline. Under the low back-pressure ambient conditions, the spray behavior exhibited a hollow cone with wide spray angle and initial spray slug at the tip, while the spray presented a solid cone in the case of high back-pressure. Vortexes in the opposite direction existed in the rear part of the spray under low back-pressure ambient conditions while the vortexes formed in the middle part under high back-pressure ambient conditions. Experiments also showed that methanol had the largest cone angle, while ethanol and gasoline presented almost the same cone angle. Simulation results indicated that methanol and ethanol had a slightly larger Sauter mean diameter (SMD) than that of gasoline with swirl injector. The SMD profile of methanol coincided well with that of ethanol under low back-pressure ambient conditions, but displayed a slightly larger value under high back-pressure due to fuel evaporation Numerical simulation could successfully demonstrate the spray characteristics of high-pressure swirl injector for methanol and ethanol fuels. Translated from Transactions of CSICE, 2006, 24(1): 1–8 [译自: 内燃机学报]     

船用直喷式天然气发动机喷射策略的优化

利用CONVERGE软件基于L23/30DF型船用天然气发动机建立了双天然气喷嘴、双引燃柴油喷嘴的直喷天然气发动机的缸内燃烧过程的CFD计算模型,计算了不同的柴油和天然气喷射时刻和间隔下发动机缸内燃烧和排放过程.结果 表明:引燃柴油的喷射时刻及其与天然气喷射时刻的间隔,对直喷式天然气发动机燃烧和排放性能有重要影响.当喷...     

Interaction between struts and swirl flow in gas turbine exhaust diffusers

The increasing use of gas turbines in combined cycle power plants together with the high amount of kinetic energy in modern gas turbine exhaust flows focuses attention on the design of gas turbine diffusers as the connecting part between the Brayton/Joule and the Rankine parts of the combined cycle. A scale model of a typical gas turbine exhaust diffuser is investigated experimentally. The test rig consists of a radial type, variable swirl generator which provides the exhaust flow corresponding to different gas turbine operating conditions. Static pressure measurements are carried out along the outer diffuser walls and along the hub of the annular part and along the centerline of the conical diffuser. Velocity distributions at several axial positions in the annular and conical diffuser have been measured using a Laser Doppler Velocimeter (LDV). Pressure recovery coefficients and velocity profiles are depicted as a function of diffuser length for several combinations of swirl strength, tip flow and strut geometries. The diffuser without struts achieved a higher pressure recovery than the diffuser with struts at all swirl angle settings. The diffuser with cylindrical struts achieved a higher pressure recovery than the diffuser with profiled struts at all swirl angle settings. Inlet flows with swirl angles over 18?affected the pressure recovery negatively for all strut configurations.     

Influence of mass air flow ratio on gas-particle flow characteristics of a swirl burner in a 29 MW pulverized coal boiler

In a gas/particle two-phase test facility, a three-component particle-dynamics anemometer was used to measure the characteristics of gas/particle two-phase flows in a 29 megawatt (MW) pulverized coal industrial boiler equipped with a new type of swirling pulverized coal burner. The distributions of three-dimensional gas/particle velocity, particle volume flux, and particle size distribution were measured under different working conditions. The mean axial velocity and the particle volume flux in the central region of the burner outlet were found to be negative. This indicated that a central recirculation zone was formed in the center of the burner. In the central recirculation zone, the absolute value of the mean axial velocity and the particle volume flux increased when the external secondary air volume increased. The size of the central reflux zone remained stable when the air volume ratio changed. Along the direction of the jet, the peak value formed by the tertiary air gradually moved toward the center of the burner. This tertiary air was mixed with the peak value formed by the air in the adiabatic combustion chamber after the cross-section of x/d = 0.7. Large particles were concentrated near the wall area, and the particle size in the recirculation zone was small.     

基于反扩散火焰的低NOx旋流燃烧器数值模拟

采用非预混稳态小火焰模型（Steady Flamelet Model,SFM）耦合110步甲烷燃烧简化机理和Realizable k-ε模型对反扩散-旋流低氮燃烧器进行模拟,对比分析了不同旋流角度（30°,45°和60°）及过量空气系数（1.05,110,115和1.20）下燃烧时燃烧室内各截面轴向速度分布、中心截面温度及NOx质量浓度分布。详细研究了燃烧室内天然气与空气的燃烧特性及NOx的排放规律。模拟结果表明：随着旋流叶片角度逐渐增大,燃烧室内回流作用逐渐增强,导致火焰长度变短、燃烧室内最高温度及出口NO质量浓度逐渐降低;在旋流叶片角度为60°时,出口NO质量浓度仅为114 mg/m3;随着过量空气系数逐渐增大,火焰末端温度逐渐提高,导致燃烧室出口NO排放量逐渐增大;在过量空气系数为1.2时,出口NO质量浓度达到294 mg/m3,相比于过量空气系数为1.05时,其NO排放量增加153%。     

燃气轮机燃烧室内NOx生成影响因素的数值研究

低NOx燃气轮机燃烧室的燃烧特性受到旋流的强烈影响，旋流特性的分析对燃烧室的设计和优化具有非常重要的作用。本文对燃气轮机燃烧室的旋流燃烧流动，应用商用程序FLUENT进行了数值模拟，并分析了旋流数、压强、湍流度对燃烧室内燃烧特性和NOx生成特性的影响。模拟结果表明，随着压强的增加，NOx排放逐渐增加，随着燃料入口湍流度的增加，NOx排放将减少，而随着旋流数的增加，NOx排放先是增加而后减小，同时，NOx随压强变化呈指数规律变化，但不同的燃烧组织形式对指数值有较大的影响。     

链条炉运行参数对燃烧及NOx排放的影响

通过数值模拟的方法研究了过量空气系数、配风方式、空气预热温度和炉排转速等运行参数对床层燃烧和氮氧化物排放特性的影响。研究结果表明:过量空气系数增大可加快床层整体反应速率,缩短反应区长度,增大床层表面氮氧化物质量浓度;合理推迟配风有利于扩展反应区整体长度,充分利用整个炉排;适当降低炉排转速有利于提高煤着火及前期反应速率,稍缩短总体反应区间;提高空气预热温度有利于煤着火和前期反应速率的提高,且有利于煤的燃尽。