燃气-空气双分级低氮燃烧器数值模拟

研究设计了燃气-空气双分级低氮燃烧器,通过CFD软件FLUENT建立低氮燃烧器三维数值模型,并进行模型验证,模拟结果与实际情况较为吻合,能够较为准确地预测NO_x生成量的变化规律。主要从燃气配比、一级过剩空气系数及内筒直径3方面对燃料-空气双分级结构进行研究,寻求燃烧特性和NO_x生成规律。研究发现:燃气分级对温度分布及NO_x排放具有重要的影响,当一级燃气配比为10%时,火焰分配较为分散,温度低且高温区域较少,NO_x质量分数较低。二级燃烧区对NO_x生成影响作用弱于一级燃烧区,一级燃烧区的状态为燃烧器NO_x生成的主要影响因素。一级过剩空气系数宜处于0.7～1.45范围,考虑到燃烧稳定性,一级过剩空气系数应取较小值。内筒直径适量增大,可以达到改善一级燃烧状态,降低NO_x排放的目的。     

单井燃气加热炉燃烧器低氮氧化物排放研究

对50 k W单井燃气加热炉的自然引风扩散式燃烧器进行文献分析和燃烧机理研究,结合CFD数值模拟,计算自然引风扩散式燃烧器在不同过剩空气系数下NO_x和CO排放量,分析全预混燃烧器在不同过剩空气系数(燃气空气混合物温度为27℃)和不同混合气初始温度(过剩空气系数为1.5)下NO_x排放量及低氮排放的技术要求。分析结果表明,自然引风扩散式燃烧器的污染物排放不能满足当前要求,全预混燃烧技术更适合小型单井燃气加热炉的低氮改造;在燃烧器改造中,全预混燃烧器应满足高过剩空气系数下稳定运行、混合气隔热良好等技术要求。     

民用燃具燃烧器调整的探讨

任何燃具都是按一定的燃气成分设计的,当燃气成分发生变化而导致其热值、密度和燃烧特性发生变化时,燃烧器的热负荷、一次空气系数、燃烧稳定性等燃烧工况就会改变。通过更换或调整燃烧器,可以使燃具适应新的燃气。     

燃烧区负压对大气式燃烧器调节特性的影响

对大气式燃烧器,当燃烧器头部燃烧区产生负压时,其自动调节特性会受到影响。分析了燃烧器引射能力与燃烧区负压的关系,结合典型案例,量化分析了燃烧区负压对燃烧器一次空气系数的影响。大气式燃烧器引射的一次空气量对燃烧区负压非常敏感,负压会增大一次空气系数。     

一种低过量空气系数的浓淡燃烧器

从节能减排的目的出发,采用低过量空气系数和浓淡燃烧技术设计一个新型的燃烧器用于家用燃气热水器。确定燃烧器的基本结构后对其进行试验,得出结构上关键的二次风孔的分布结果以及燃烧室内的火焰情况,并分析这种新型燃烧器的可行性。     

燃气热水器火排片引射燃烧一体化数值模拟

建立燃气热水器火排片引射燃烧一体化计算模型,通过数值模拟的方法研究预混气体流动特性及热工参数(过剩空气系数、火孔宽度)对燃烧特性的影响规律。研究结果表明:火排片内部存在强弱不同的回流区,影响火孔出口速度的均匀性。随着过剩空气系数的增加,燃烧室内高温区域明显减小,燃烧室出口处NO质量浓度先减少后增加,CO质量浓度保持降低趋势;在过剩空气系数1.3～1.6范围内,增大过剩空气系数可以降低CO和NO质量浓度。随着火孔宽度的增加,燃烧室内高温面积略有升高,燃烧室出口处NO质量浓度不断增加,CO质量浓度不断减小。相比于过剩空气系数,火孔宽度对燃烧室内温度分布特性影响较小。     

谈燃气成分的变化对灶具性能的影响

本文通过对灶具燃烧器负荷、一次空气系数和燃烧完全程度的理论,分析燃气成分的变化对灶具的各种特性的影响,提出了燃气管理部门对燃气气源的变化及有关灶具的选用上应加强４个方面的管理工作。     

民用燃具的运行特性

燃气成分的变化将引起燃气燃烧特性的改变,燃具热负荷、一次空气系数、火焰结构及燃烧稳定性发生变化。分析了当燃气成分发生变化时,配有大气式燃烧器的民用燃具在不加任何调整的情况下,其运行工况的变化规律,这对燃气互换性和燃具适应性的研究以及燃具的设计均有实际意义。     

燃气互换时大气式燃烧器一次空气系数的变化

一次空气系数是考虑燃气互换性时的一个重要指标。目前的计算方法仅仅考虑一次空气系数与燃气的华白数成反比,对该计算方法所带来的系统误差没有分析。根据大气式燃烧器的自动调节特性,从理论上推导了大气式燃烧器在燃气性质改变时一次空气系数的计算公式,推导了一次空气系数与燃气华白数的关系,通过具体案例分析了公式的误差范围。     

家用燃具低氮燃烧技术分析

分析燃气供暖热水炉和家用燃气快速热水器常用的低氮燃烧技术的原理和特点,包括完全预混燃烧、水冷低氮燃烧器、浓淡燃烧、烟气再循环以及增加单片燃烧器数量等技术。完全预混燃烧、水冷低氮燃烧器、浓淡燃烧均能实现额定热负荷时NO_x排放较低,但各技术也有相应的难点。完全预混燃烧对燃气空气比例控制要求高,只有在最优的空燃比下,完全预混燃烧才能有最佳效果,且经济成本较高。水冷低氮燃烧器容易产生离焰等问题,不易满足GB 25034—2020《燃气采暖热水炉》的要求。浓淡燃烧的过剩空气系数过小时,烟气中CO体积分数过高,不易满足GB 25034—2020的要求。对于烟气再循环技术,需要确定合理的烟气再循环比例才能够实现低氮燃烧。增加单片燃烧器数量能够降低额定热负荷下的烟气中NO_x体积分数,且使常规大气式热水炉的NO_x排放等级从3级升至4级,经济成本相比其他技术更低。由于热水炉和热水器的体积偏小,改变一次空气系数或助燃空气加湿虽然能够降低烟气中NO_x体积分数,但实际试验结果显示降低效果有限。