低热值煤层气燃烧器的数值模拟

对一种低热值煤层气燃烧器进行了全尺寸的三维燃烧数值模拟研究,预测了燃烧器出口的流场、温度和组分分布情况,并考察了不同热负荷和不同喷口形式对燃烧器性能的影响。结果表明该燃烧器具有较宽的负荷调节能力,渐缩喷口燃烧器燃烧温度最高且射流刚性好,50%~100%热负荷内渐扩喷口燃烧器燃烧性能最佳,25%热负荷下渐缩喷口燃烧器燃烧性能最佳。模拟结果对该燃烧器的进一步优化设计有一定的指导意义。     

新型低热损失微燃烧器原型的实验研究

试验研究了一种降低微燃烧器热损失的新方式,其原理是通过多孔壁面均匀进气来预热未燃混合气,同时降低壁面温度,从而有效降低燃烧器热损失.结果表明:采用燃烧器周向供给富燃料混合气,端面中心供给空气的组合进气方式,可以在微燃烧器内形成稳定的管状预混合火焰,火焰呈蓝色,燃烧稳定.当火焰温度达到1 100 ℃以上时,燃烧器内壁的温度低于500 ℃,外壁面温度在150 ℃左右,微燃烧器的侧壁面热损失率约为6%,对于强化微燃烧器的火焰稳定性效果显著.     

多孔介质回热微燃烧器的扩散燃烧

设计了多孔介质回热微燃烧器.进行了微燃烧器的扩散燃烧特性实验研究,得到了其燃烧效率、出口尾气温度、壁面温度和热损失率随燃烧热功率和过量空气系数的变化规律.实验发现,在较宽的操作范围内,微燃烧器具有较高的燃烧效率和出口尾气温度,而且随着燃烧功率和过量空气系数的增大,微燃烧器的壁面温度和热损失率反而减小.分析表明,采用回热夹层和多孔介质相向的进气方式,使得反应气体的流动方向与散热方向相反,有效回收了热量损失,提高了微燃烧器的热效率和出口尾气温度.所设计的多孔介质回热微燃烧器对开发微燃烧透平发电系统具有重要应用价值.     

低NOx燃烧器燃烧特性的数值模拟

研究对350MW电站锅炉采用低NOx燃烧器和常规直流煤粉燃烧器的燃烧过程进行了数值模拟.数值分析结果表明炉内的最高温度出现在燃烧器上部附近,在此区域,锅炉采用低NOx燃烧器的火焰中心温度比常规燃烧器的要高出100℃多,而对应2种燃烧器的截面平均温度沿炉高没有明显的区别;燃烧器区域的截面温度场呈现出马鞍形分布,即炉膛中心和炉壁附近的温度较小,其二者中间环形区域的温度最高;周期性变化的一次风喷嘴截面的火焰平均温度较高,二次风喷嘴截面的火焰平均温度较小,二者相差300℃左右,炉膛的切圆直径在燃烧器上部附近最小,在燃烧器区域,切圆直径几乎为常数,在燃烧器的上部和下部区域,炉膛截面的切圆直径较大;低NOx燃烧器和常规直流煤粉燃烧器所对应的切圆直径,在燃烧器的上部附近,低NOx燃烧器相应的切圆直径要大一些,在其它的区域中二者相应的切圆直径没有明显的区别.     

低热值煤层气燃烧器结构优化的实验研究

对一种低热值煤层气燃烧器进行优化设计,在燃气管内设置导流叶片,并在旋流空气管和燃气管之间增加一根直流空气管,对此燃烧器进行冷态和热态实验,结果表明:改进后的燃烧器旋流强度沿中心轴线比原燃烧器下降平缓,在中心轴线相同位置处大于原燃烧器,改进后的燃烧嚣旋流强度最大值为0.53;改进后的燃烧器燃烧温度沿中心轴线比原燃烧器上升快,在中心轴线0.55 m处,温度达到最大值1 440 K;在相同热负荷下,温度峰值比原燃烧器更靠近喷口,且比原燃烧器大.原燃烧器火焰尾部温度高,火焰长,局部容积热强度低.     

Swiss-Roll燃烧器传热特性的试验研究

Swiss-roll燃烧器能大大拓展燃烧极限,燃烧各种低热值气体燃料.对Swiss-roll燃烧器的传热特性进行了试验研究,并建立了热平衡模型,进行数值求解.结果表明,Swiss-roll燃烧器的逆流换热结构能有效提升反应区温度;热平衡模型能较好地预测反应区温度,计算值与实验数据之间的相对误差小于5%;随着进口流速的增大,反应区温度降低,逆流通道的传热系数增加,热再循环系数减小,在高流速时进口流速对温度的影响程度降低;随着燃烧器功率增加,反应区温度升高,燃烧器热再循环系数略有提高,在小功率时功率对反应温度的影响更加显著.     

小型部分预混燃烧器在PNG和LNG下的离焰和黄焰燃烧特性研究

设计了一台功率为1.5kW的小型部分预混燃烧器,其中燃烧器头部材质分别为铸铁和铜铝。通过改变燃气和空气预混比例,实验测试了不同PNG和LNG下燃烧器的离焰和黄焰特性,结合燃烧器头部温度变化规律,分析了在天然气置换后部分预混燃烧器的燃烧特性。实验发现:在发生黄焰时,铜铝材质拟合线性斜率分布在-6.2~-18.6,铸铁材质分布在-4.6~-9.0,在发生离焰时,铜铝材质拟合曲线曲率分布在1.3~2.7,铸铁材质分布在1.1~3.3,铜铝材质头部温度波动大,而铸铁材质保持相对平缓的温度变化趋势;发生离焰时,在高火孔热强度下,LNG引射的空气量波动小,燃烧器头部温度基本不变,PNG引射的空气量下降,火焰根部温度出现上升;黄焰发生时,LNG的引射空气量是PNG的1.2倍左右,引入过多的室内空气,导致燃烧器头部、火焰根部的温度降低。     

一种高强度富氧天然气燃烧器火焰特性的数值模拟

根据天然气冲天炉结构特点设计了一种富氧高燃烧强度的燃烧器并建立燃烧器燃烧的物理模型和数学模型,利用CFD软件Fluent模拟研究了不同预热温度以及不同空气预混比例对燃烧温度、火焰长度变化等的影响规律,为以后该类型燃烧器的设计提供了理论依据。     

微型热光电系统多孔介质燃烧器性能的实验研究

为保证微型热光电动力系统能稳定、高效地工作,燃烧器壁面需有较高的温度,且分布均匀．对采用多孔介质结构的微型燃烧器进行了实验研究,分析了孔隙率、CH_4/O_2混合比等因素对燃烧器性能的影响．结果表明,采用多孔介质结构可以改善燃烧器内的燃烧传热过程；合理选择孔隙率和工况参数,可以优化燃烧器壁面温度分布,提高系统工作性能．     

醇基燃料燃烧器结构对火焰结构的影响研究

运用不同结构的旋流燃烧器对醇基燃料进行燃烧实验研究。实验测量燃烧的火焰温度,从而得到不同型号燃烧器相对应的温度场,并对比分析相对应的温度场的变化规律。实验表明:不同型号的燃烧器火焰中心温度随着高度增加温度降低;受燃烧器结构的影响,不同燃烧器燃烧温度场的均匀性不同,与燃烧器内腔深度、配风方式相关,内腔过深会降低燃烧温度场的均匀性,风孔分布不均匀会降低燃烧温度场的均匀性。     

空气分级比对同轴分级燃烧室性能参数的影响

为掌握同轴分级燃烧室性能参数随空气分级比(主燃级空气流量的比值)的变化规律,以某同轴分级燃烧室为研究对象,数值分析了空气分级比对燃烧室的燃烧效率、总压损失、出口温度分布、污染物排放和绝热壁面最高温度的影响。结果表明：空气分级比主要会改变角涡位置的燃烧温度和高温烟气的停留时间;随着空气分级比的升高,燃烧室总压损失、出口温度分布系数、NO_x排放、绝热壁面最高温度逐渐升高,但燃烧效率、CO污染物排放、径向温度分布系数对空气分级比不敏感;在同轴分级燃烧室设计中,在保证燃烧稳定的前提下可采用较小的空气分级比以实现燃烧室高效、低阻、低污染燃烧。     

微通道壁面加热对甲烷空气预混火焰传播特性的影响

对于甲烷和空气预混合气在矩形微燃烧室内的燃烧过程,采用加热片加热,对比分析了在外部加热时,有无隔板对燃烧稳定性的影响,并分析了不同加热温度下隔板式燃烧室内火焰传播特性。实验结果表示,随着加热温度的提升,隔板型燃烧室稳定燃烧区域不断增大；加热温度高于600K,隔板型燃烧室的火焰吹熄极限有明显改善；高温加热利于提高隔板型燃烧室在较大流量情况下燃烧的稳定性。相较于单通道燃烧室,外部加热对隔板型燃烧室燃烧稳定性的改善更加明显。     

Optimization of Gas Turbine Combustor Mixing for Improved Exit Temperature Profile

In this article, a design optimization technique for mixing in a gas turbine combustor is presented. The technique entails the use of computational fluid dynamics and mathematical optimization to optimize the combustor exit temperature profile. Combustor geometric parameters were used as optimization design variables. This work does not intend to suggest that combustor exit temperature profile is the only performance parameter important for the design of gas turbine combustors. However, it is a key parameter of an optimized combustor that is related to the power output and durability of the turbine. The combustor in this study is an experimental liquid-fuelled atmospheric combustor with a turbulent diffusion flame. The computational fluid dynamics simulations use a standard k-? model. The optimization is carried out with the Dynamic-Q algorithm, which is specifically designed to handle constrained problems where the objective and constraint functions are expensive to evaluate. The optimization leads to a more uniform combustor exit temperature profile than with the original one.     

掺混孔调整对燃气轮机DLN燃烧室性能影响研究

掺混孔是影响燃气轮机燃烧室出口温度分布的重要设计参数.针对多喷嘴DLN燃烧室开展整体数值计算,探讨了掺混孔尺寸调整对燃烧室性能的影响规律.研究表明,减小掺混孔一方面可使进入燃烧室头部的空气量增多,燃烧峰值温度和平均温度显著下降,有利于改善燃烧特性,另一方面削弱了掺混孔射流卷吸效应,使火焰筒金属壁面的高温区范围大幅缩小....     

等离子体复合对助燃影响的计算与分析

分析了在等离子助燃条件下，燃烧室进口前等离子体复合的机理，计算和分析了复合度、平衡常数随等离子体温度、压力和密度的变化。计算结果表明：在等离子助燃条件下离子复合可使燃烧室进口的初温升高，离子密度下降，从而对燃烧室助燃产生有利和不利的影响，这就需要从总体上考虑，通过调节温度、压力、离子浓度等达到燃烧室最佳燃烧效果。     

改烧焦炉煤气后燃气轮机燃烧室的改进

为改烧焦炉煤气,对原来燃用天然气的QD128燃气轮机燃烧室进行了改进,重新设计了能使用焦炉煤气和液体燃料的双燃料喷嘴,修改了火焰筒的头部结构,同时减少了火焰筒内壁掺混孔的进气比例.采用计算流体动力学软件Fluent对燃烧室进行了数值模拟计算,并与燃用天然气的原型燃烧室流场、温度场计算结果进行了对比分析.结果表明:燃烧室头部燃烧区存在明显的空气回流能满足稳定火焰的要求.温度场与原型燃烧室基本一致,出口截面温度场品质(OTDF、RTDF)优于原型燃烧室.     

Combustion characteristics and thermal enhancement of premixed hydrogen/air in micro combustor with pin fin arrays

Targeted at improving the combustion stability and enhancing heat transfer in micro combustor, the combustion characteristics and thermal performance of micro combustor with pin fin arrays are numerically investigated by employing detail H₂/O₂ reaction mechanism. It is shown that the micro combustor with staggered pin fin arrays exhibits the highest average temperature and heat flux of external wall, while the micro combustor with in-line pin fin arrays displays the most uniform temperature distribution of external wall. When the equivalence ratio is 1.1, all micro combustors exhibit the highest mean temperature and heat flux of external wall. The micro combustor materials with high thermal conductivity can not only improve the average temperature and heat flux of external wall, but also enhance heat transfer to the upstream which can preheat the mixed gas. Therefore, the materials with high thermal conductivity, such as red copper and aluminum, can make up for the nonuniform temperature distribution of micro combustor with staggered pin fin arrays, so as to realize uniform high heat flux output of external wall.     

Porous media combustion for micro thermophotovoltaic system applications

The micro combustor is the key component of the micro TPV power generator. To obtain high power density and performance efficiency, it is important for a micro combustor to achieve a high and uniform temperature distribution along the wall. In this paper, we compare the performance of a micro cylindrical combustor with and without employing porous media. Results indicate that packing the combustor with porous media can significantly enhance the heat transfer between the high temperature combustion products and the emitter wall. The use of porous media increases the contact area thereby increasing the temperature along the wall of the micro combustor resulting in an increase in its radiation energy. The effects of some parameters on radiation energy of the micro combustor are also highlighted.     

蓄热式辐射管表面温度分布的实验研究

论述了应用高温空气燃烧技术的蓄热式辐射管的实验研究工作，重点研究了辐射管沿长度方向的温度分布规律及其影响因素。结果表明，蓄热式辐射管与常规辐射管相比不仅在节能、环保方面具有优势，而且在加热均匀性方面也有优越性。     

某重型燃气轮机环型燃烧室的数值模拟

参考现有某重型燃气轮机环型燃烧室,运用FLUENT软件对其喷嘴结构及燃烧室部分进行三维数据模拟及分析,通过数值模拟分析燃烧过程速度、压力、温度等变量的分布规律,以及对燃烧室不同截面的流场分布规律的分析,特别是对主要区域各关键截面的流场分析,从而判断出燃烧室设计的合理性,为进一步优化燃烧室的结构设计、改善流场结构奠定基础.