常温空气非对称射流MILD燃烧特性实验研究

比较了不同的燃烧器结构后设计了非对称射流燃烧器,并通过实验研究了非对称射流燃烧器的射流速度、喷嘴角度对常温空气MILD燃烧的影响。结果表明:丙烷流量在0.4~0.8m3/h、空气流量在11~22m3/h都可以达到MILD燃烧状态;增大射流速度,减小喷嘴角度可以使温度峰值降低,温度分布更均匀,MILD燃烧更稳定,效果更好,NOx排放量大大减小,达到了"近零排放"。     

常温空气无焰燃烧中CO生成的研究

研究了常温空气无焰燃烧中CO的生成规律。常温空气无焰燃烧在整个炉膛内同时发生弥散燃烧反应,炉膛内燃烧气混合均匀,燃烧反应稳定。因而CO的生成量低。实验研究和计算分析表明：CO主要生成在离燃烧器喷口约600—3000mm、6400mm的柱状空间内,在柱状空间外的其它区域,燃烧充分,CO几乎为零。过量空气系数与容积热负荷时烟气中CO生成量的影响不大。与传统的有焰燃烧和近代的高温空气无焰燃烧相比,常温空气无焰燃烧中CO生成低,且排放稳定。     

新型常温空气无焰燃烧实现技术及特性分析

在介绍了无焰燃烧思想及其常规蓄热式高温空气实现技术的基础上,重点介绍了本课题组发展的常温空气无焰燃烧技术,并对其进行了效率、环保、经济性、安全性和应用范围等特性分析,该技术不但完全保留了高温空气无焰燃烧技术相对于传统燃烧的优点,并且不需要复杂的预热系统和换向机构,避免了燃烧过程的脉动,适用于低排烟温度或含灰量较大排烟的燃料的直接燃烧,具有一定的技术优势和更广泛的应用范围。     

直流燃油MILD燃烧湍流介观特性研究

以尺寸φ410 mm×1 930 mm实验炉膛为对象,采用数值模拟的方法研究了燃油燃烧器参数(射流速度、射流间距、再循环烟气量、炉膛热负荷等)对炉内燃烧特性以及湍流介观特性的影响,根据湍流燃烧无量纲准则数判定燃油MILD燃烧模式。研究结果表明:当烟气再循环率为20%,空气高速射流速度为150 m/s,且空气喷嘴所在的圆环直径为炉膛直径的0.5~0.65倍时,炉膛内可建立燃油MILD燃烧模式,其火焰锋面的湍流介观参数位于湍流分区图中的良搅拌反应器区域,即l/l_F1,Re_T1,Ka_δ1,Da1。燃油在MILD燃烧工况燃烧时,炉内温度峰值降低,氧浓度基本小于3%,炉膛出口NO_x排放浓度小于80 mg/m~3(标态)。     

高温空气燃烧技术中燃烧特性的研究进展

高温空气燃烧(HTAC)技术是集节能与环保的新型燃烧技术,被燃烧界誉为21世纪最有发展前景的燃烧技术之一.讨论了HTAC系统常见的基本类型和燃烧机理,介绍了HTAC的工作原理与主要特点,从火焰特性、温度特性、污染物(NOx)排放特性等3个方面,对HTAC燃烧特性的研究现状和进展进行了系统的阐述,并探讨了需要进一步研究的内容.     

水蒸气对煤粉MILD燃烧特性影响的数值模拟

基于IFRF炉子结构,在一次风喷口与二次风喷口之间增加一个水蒸气喷口,通过数值模拟方法研究了水蒸气流速对煤粉MILD燃烧的影响.结果表明,随着水蒸气流速的增加,一次风与二次风混合点提前,炉内烟气湍流混合作用增强,火焰尺寸增大,温度分布更为均匀.水蒸气流速的增加促进了碳的氧化反应并抑制了气化反应,但峰值温度和总的NO排放量分别下降了57,K和23×10~(-6),前者是由于烟气的稀释作用大于氧化放热作用,而后者则是由于气化作用生成的还原性物质抑制了NO的生成.     

燃烧过程中NOx形成的数学模拟

本文建立了各种燃料燃烧过程中ＮＯｘ形成的数学模型，并进行了大量的对比计算及计算误差的估计，说明该程序可以比较准确地预报预混及快速混合火焰中ＮＯｘ的形成过程。     

二甲醚-空气-N2/CO2混合气燃烧特性研究

在定容燃烧弹中系统地研究了常温常压下,不同稀释气、不同稀释系数、不同燃空当量比时二甲醚-0空气-稀释气混合气的燃烧特性.基于容弹计算的准维双区模型和实测的燃烧压力数据,计算了燃烧温度及规范化质量燃烧速率.研究结果表明:随着稀释系数的增加,最大燃烧压力值、最高燃烧温度值以及规范化质量燃烧速率均降低,而火焰发展期和快速燃烧期随稀释系数的增加而增加.研究发现,CO2作为稀释气体时对燃烧温度降低的效果较N2作为稀释气体时更加明显.     

基于人工神经网络的MILD燃烧区域识别

基于人工神经网络(artificialneuralnetwork,ANN),并结合聚类分析方法,对大涡模拟仿真出的湍流燃烧场的区域进行识别,利用了聚类分析可以通过分类来提供标签的优势,充分发挥出ANN的自学习能力．以湍流MILD(moderate & intense low oxygen dilution)燃烧的HM1工况为例,搭建ANN,选择燃烧场中的物理特征,对由聚类分析提供的分类结果进行学习,来识别燃烧区域．结果表明,该方法有效提高了燃烧区域识别的准确率,并减少了大量的数据需求．为实际工业中燃烧区域的识别提供了更简单、快捷、准确的方法．     

氧煤MILD燃烧技术经济性分析

以某一电站燃煤锅炉为例,对50%综合氧浓度煤粉MILD(Moderate and Low Oxygen Diluted)燃烧锅炉的锅炉效率、烟气辐射特性、炉膛辐射换热计算方法、受热面变化等进行了探索和分析。结果表明:相比空气燃烧方式,50%综合氧浓度煤粉MILD燃烧方式下的烟气量减小58.6%,锅炉效率提高4.8%,炉膛内烟气发射率提高23%,低温过热器面积和低温再热器面积分别降低82.9%和85%,其他受热面面积都有一定幅度的下降,锅炉总受热面减小58.8%。     

液体燃料MILD燃烧的研究进展和发展趋势

MILD燃烧是一种节能的新型燃烧方式,经济价值巨大。液体燃料由于其自身特点,实现MILD燃烧具有一定难度。介绍了国际上液体燃料MILD燃烧的发展状况,分析了燃料种类、混合方式、Damkhole数、燃空当量比等重要因素的影响作用。     

MILD条件下氢-天然气混合燃烧特性及排放物分析

针对目前天然气掺氢后燃烧效率及氮氧化物排放研究较少的问题,应用组分输运模型、涡耗散概念燃烧模型和Do辐射模型,结合GRI-22化学反应机理,建立柔和燃烧模拟模型,通过与实验结果对比验证了模型的可靠性,进一步应用该模型分析不同掺氢比例对燃烧特性的影响。结果表明,随着掺氢比例增加,燃料与氧化剂的混合程度逐渐提高,混合气体的径向分量不断减小;由于反应速率和放热速率提高,燃烧器内部的温度升高,热力型氮氧化物含量增高,主要集中于燃烧器后端;燃料进口速度增大会导致燃烧器内燃烧不完全、出口处温度降低,氧气浓度升高,氮氧化物含量降低。研究发现,天然气中掺入氢气更有利于达到柔和燃烧条件。     

MILD燃烧方式下燃料NOx生成特性数值模拟

针对MILD燃烧新模式下燃料NO_x生成特性暂不清楚的问题,开展了甲烷MILD燃烧的CFD数值模拟．通过向燃料中添加不同比例的NH₃,考察了NH₃添加对MILD燃烧方式下燃料NO_x生成特性的影响,对于明确MILD燃烧降低燃料NO_x排放的可行性具有重要意义．在分析现有CH₄/NH₃反应机理可靠性的基础上提出了改进模型,并进行了甲烷MILD燃烧火焰结构和NO排放的实验验证．研究结果表明：随着燃料中NH₃含量的增加,无论是常规燃烧还是MILD燃烧下NO排放都相应提高;同时,MILD燃烧下特殊的燃料氧化过程导致NO的还原作用弱于常规燃烧,因此当燃料中初始NH₃体积分数超过1.3%后NO排放值反而高于常规燃烧．     

强弱射流型MILD富氧燃烧器燃烧特性的数值分析

采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法对一种强弱射流型MILD富氧燃烧器的流动和燃烧特性进行了分析.采用有限速率/涡耗散(FR/EDM)模型预测了丙烷MILD富氧燃烧过程中烟气速度场、温度场、组分体积分数分布和烟气内循环流量比等宏观特征,并与已有实验数据进行比较,验证了模型的准确性.在此基础上深入分析了MILD富氧燃烧的化学反应区结构、湍流和化学反应时间尺度等微观特征.结果表明:强烈的烟气内循环充分地稀释并预热主反应区内的反应物,减缓了化学反应速率,从而降低了火焰峰值温度,揭示了强弱射流型MILD富氧燃烧的低氧温和燃烧特征.     

基于WSR反应器不同稀释介质条件下MILD燃烧分区特性研究

利用化学动力学分析软件CHEMKIN中的WSR模型,从数值模拟角度首次将NO排放考虑至分区标准,确定了MILD燃烧区的温度上限,对CH_4在WSR反应器中的燃烧分区进行了重构,进一步明确MILD燃烧区;其次研究了不同当量比和稀释介质(H_2O、CO_2)对燃烧特性和分区的影响.结果表明:在O_2/N_2气氛中,以NO排放确定温度上限(T_(in)~(up*))后,CH_4只能在低氧浓度下实现MILD燃烧.适当增加或减小当量比可提高MILD燃烧的氧浓度上限(X_(O~2)~(up*))和T_(in)~(up*).H_2O和CO_2的稀释介质都可减小HTC区,增大MILD区,并提高MILD燃烧的氧浓度上限和温度上限,且CO_2作用更显著.原因在于H_2O和CO_2的稀释介质会影响燃料的自燃温度和熄火温度,并且均可降低反应器温度,使得反应器温升降低,NO排放相对减少.     

多孔燃烧器中氨/空气燃烧特性数值研究

氨具有氢密度高、生产成本低、基础设施完善等优点,作为一种潜在的可再生替代燃料受到了广泛的关注.目前,仅有少数研究关注氨气燃烧喷嘴的研究,针对氨气稳定燃烧喷嘴的研究尤其不足.为实现氨燃料的稳定燃烧和低污染物排放,本研究提出了一种氨用多孔介质燃烧器.对氨用多孔介质燃烧器建立了二维数值模型,并对预混氨/空气在多孔介质燃烧器中...     

反应物喷入条件对常温空气无焰燃烧的影响

针对工业锅炉中气体燃料燃烧过程,采用数值模拟与实验相结合的方法,研究了C3H8燃料和常温空气通过平行圆管喷嘴类型的燃烧器在不同喷入条件下对炉膛内无焰燃烧的温度变化趋势和燃烧产物的影响.结果表明,在燃料和空气入口流量保持不变的情况下,空气喷嘴孔数或燃料喷嘴孔径增加将加剧炉内局部燃烧,导致燃烧峰值温度和出口NO浓度升高;随着燃烧器空气喷嘴与燃料喷嘴间距增加,炉内峰值温度和出口NO浓度下降;炉内峰值温度不超过1 900 K时,有利于实现低氮氧化物排放的常温空气无焰燃烧.     

常温高预混度甲烷火焰燃烧特性研究

使用自行研制的微型天然气燃烧装置,利用FTIR发射透射技术,借助傅立叶变换红外光谱仪在线测量了常温高预混度条件下甲烷火焰的温度和辐射力。通过试验得出了较高预混度条件下常温甲烷火焰的碳黑生成、火焰辐射和火焰温度等方面的燃烧特性。     

二甲醚／空气预混合气燃烧特性

利用定容燃烧弹研究了不同当量比和初始压力下的二甲醚/空气预混合气的燃烧特性,并基于准维双区模型计算了二甲醚/空气预混合气燃烧特征参数.研究结果表明:在各初始压力条件下,化学计量比附近的混合气压力升高率和混合气质量燃烧速率最大.对于稀混合气和当量比混合气,火焰传播速率随初始压力的降低而增加;而对于浓混合气,火焰传播速率随初始压力的降低而降低.最高燃烧压力出现在化学计量比附近而与初始压力无关.对于给定的当量比,最高燃烧压力随初始压力的增加而明显增加.在化学计量比附近,燃烧持续期和火焰发展期最短且基本上不随初始压力变化.