旋流管状火焰燃烧器内低热值燃气的燃烧

考察了不同种类低热值燃气预混气在旋流管状火焰燃烧器中的燃烧特性,比较了稀释气种类、燃气热值和组分等对可燃极限、火焰温度分布、燃烧效率及污染物排放的影响.结果表明,惰性气体CO2替代N2使可燃极限变窄、燃烧效率降低,而用H2替代部分CH4则有利于稳燃并改善燃烧效率.对4种实际低热值燃气的燃烧测试结果表明,管状火焰燃烧器可以实现多种低热值燃气稳定、高效、低排放的燃烧.     

低热值C2H4-AIR-N2预混气体在多孔介质内的燃烧特性研究

利用自行设计的多孔介质实验台,对C_2H_4-AIR-N_2预混气体在多孔介质燃烧器内的燃烧特性进行了实验研究,分析燃料当量比、预混气体流速以及N_2稀释比对预混气体的可燃极限、火焰传播方向、火焰温度分布以及污染物排放的影响。研究表明:随着稀释比的上升,预混气体的可燃极限范围缩小,火焰向上游传播的工况逐渐减少;燃烧器内最高火焰温度与当量比以及气体流速正相关,与稀释比负相关;CO的排放量随着稀释比的上升而增加,与当量比以及气体流速负相关;实验中的NO排放量小于20 mg/m~3。     

多孔介质内往复流动下超绝热燃烧的实验研究

对RSCP的燃烧特性进行了实验研究．建成了RSCP实验台，它由泡沫陶瓷燃烧器、电磁阀控制的周期换向进排气管路系统和测量系统组成．对各种工况参数(燃料空气当量比、气体流速、循环半周期)下多孔介质内轴向温度分布进行了系统的测量．实验结果表明，较之常规的自由火焰燃烧器，RSCP具有增强火焰稳定性、拓宽燃料可燃极限等优点．对丙烷-丁烷混合气，其贫可燃极限可扩展到当量比0．065．在实验基础上，探讨了RSCP实现超绝热燃烧的机理，总结出有关工况参数对其燃烧特性影响的规律．     

甲烷_空气在微小型Swiss_roll燃烧器内燃烧的实验研究

为了解微小型Swiss-roll燃烧室的工作特点,进行了甲烷/空气预混气的燃烧实验,获得了燃烧器的可燃极限,研究了回热对燃烧器可燃极限的影响.结果表明,当甲烷流量在O.8～2.7mg/s之间时,所设计的微燃烧器能够实现cH4/空气的稳定燃烧,并确保火焰位于燃烧器的中心.存在回热时,燃烧器的富氧极限减小,从没有回热时的0.7减小到O.5.但是可燃极限并不关于ER=1对称,富燃极限大,而富氧极限小.同时,对微燃烧器进行了数值模拟,结果表明,燃烧器中心的回流区使燃烧器能够在较大的可燃极限范围内稳定工作.     

加湿燃烧研究现状

首先从两个方面详细介绍了燃料加湿燃烧的研究成果,一方面是加湿对燃气轮机燃烧室内燃烧特性的影响,另一方面是加湿对燃料着火特性、可燃极限的影响。分析了目前加湿燃烧研究所取得的结论,空气加湿燃烧可以降低火焰燃烧温度、改变燃烧过程中的化学反应以及传热传质过程,影响火焰的流场和结构,使火焰趋于不稳定。同时燃烧区温度的降低有利于降低NOx排放,对HAT、IGCC等热力循环中降低NOx排放有重要意义,最后指出了目前加湿燃烧存在的不足,并结合本课题组的研究结论为后续研究方向提出了建议。     

壁面厚度和材料对微通道内H2/空气燃烧特性影响的数值模拟

通过数值计算对二维平板微燃烧器内H_2/空气的预混燃烧特性进行研究,讨论了壁面厚度和材料对火焰位置、外壁面温度、燃烧效率、热循环比和散热损失比的影响.结果表明:平板的热导率越高、平板厚度越大,火焰的稳定性就越好,吹熄极限和偏斜极限就越大;平板厚度越大、热导率越高,火焰位置越靠近燃烧器的上游,且平板外壁面温度分布更加均匀,燃烧效率和热循环比更高;燃烧器的散热损失比受到火焰温度的影响,并随着火焰温度的升高而降低,但是当进气速度达到偏斜极限时,燃烧效率和火焰温度开始下降,从而导致燃烧的散热损失比开始急剧下降.     

生物质气化燃气无焰燃烧的实验研究

在自行设计的无焰燃烧系统中探究了生物质气化燃气无焰燃烧的温度场、污染物排放等特性,研究预热温度(950 K、1 000 K、1 050 K、1 100 K)、当量比(0.45、0.60、0.75、0.90)、不可燃成分组成(BGG1～4)对燃烧特性的影响,并找到最优运行参数.结果表明,生物质气化燃气无焰燃烧时具有传统燃料类似的均匀温度场和低污染排放,但是整体温度更低,污染物排放更低.预热温度、不可燃成分、当量比等因素由高到低影响燃烧的热效应.最优的运行参数为:预热温度1 100 K,当量比0.9;不可燃成分组成BGG1为60%N2+5%CO2.     

往复流多孔介质燃烧换热器热量提取的数值研究

通过一维双温模型,研究多孔介质中的燃烧特性和换热器的热量提取.预测的气体和固体温度曲线基本上为M型分布.数值结果表明,在往复流多孔介质燃烧器系统中,甲烷的贫可燃极限可以扩展到当量比0.15.当换热器的长度从6mm增大到14mm时,热效率由0.39增加到0.61.随着换热器长度和当量比的增大,热量提取效率增大.     

微细通道内可燃气体预混燃烧实验与微型发动机燃烧方案

针对微型涡轮气体发动机的研制现状，讨论了微细通道稳定燃烧面临的难题。开展了微细通道内燃气与空气预混燃烧的火焰稳定性实验研究，通过测试获得了氢气和乙炔燃烧的着火浓度极限。结果表明：微细通道内可燃气体与空气的预混燃烧具有可行性，但可燃浓度范围明显缩小；采用增压燃烧，可以扩大其可燃浓度范围，提高燃烧稳定性；与大通道相比，微细通道不易发生回火，但容易发生火焰吹熄，而燃气浓度较高的混合气流相对不易被吹熄，燃烧稳定性较好。     

锅炉启机过程中飞灰再燃及爆炸风险特性研究

针对燃煤电厂锅炉启机过程中高温烟气与锅炉尾部烟道内未燃尽飞灰和烃类相遇而引起二次燃烧或爆炸现象,开展了相关研究。首先对锅炉启机烟气及飞灰可燃成分进行了分析,发现烟气可燃成分约为0.1%～0.3%,飞灰碳含量为12.04%～44.66%、挥发分含量为3.71%～13.20%;其次对采集飞灰燃烧特性进行了研究,分别以10、20、30℃/min的升温速率从室温升到1000℃,发现飞灰着火温度随升温速率提高而上升,因此适当提高升温速率,飞灰更不易着火;最后通过分析高低温烟气混合温度、飞灰爆炸下限浓度和爆炸极限氧浓度,发现SCR入口烟温可达到364℃,飞灰浓度小于50 g/m³,证明锅炉启机过程中尾部管道内的飞灰不易爆炸,确保SCR系统可以有效安全工作。     

预混气体在多孔介质中往复流动下超绝热燃烧的理论探讨

预混合气在多孔介质中往复流动下的超绝热燃烧技术(简称RSCP)被称为划时代的燃烧技术，文章探讨了RSCP燃烧器的工作原理，全面阐述了多孔介质和换向装置在其中的作用；从能量守恒定理出发，通过数学分析给出了超绝热火焰产生的理论依据，提出超绝热现象是多孔介质中积累的热量的热传播波与混合气燃烧时的燃烧波叠加的结果。     

The influences of thermophysical properties of porous media on superadiabatic combustion with reciprocating flow

The influences of thermophysical properties of porous media on superadiabatic combustion with reciprocating flow is numerically studied in order to improve the understanding of the complex heat transfer and optimum design of the combustor. The heat transfer performance of a porous media combustor strongly depends on the thermophysical properties of the porous material. In order to explore how the material properties influence reciprocating superadiabatic combustion of premixed gases in porous media (short for RSCP), a two‐dimensional mathematical model of a simplified RSCP combustor is developed based on the hypothesis of local thermal non‐equilibrium between the solid and the gas phases by solving separate energy equations for these two phases. The porous media is assumed to emit, absorb, and isotropically scatter radiation. The finite‐volume method is used for computing radiation heat transfer processes. The flow and temperature fields are calculated by solving the mass, moment, gas and solid energy, and species conservation equations with a finite difference/control volume approach. Since the mass fraction conservation equations are stiff, an operator splitting method is used to solve them. The results show that the volumetric convective heat transfer coefficient and extinction coefficient of the porous media obviously affect the temperature distributions of the combustion chamber and burning speed of the gases, but thermal conductivity does not have an obvious effect. It indicates that convective heat transfer and heat radiation are the dominating ways of heat transfer, while heat conduction is a little less important. The specific heat of the porous media also has a remarkable impact on temperature distribution of gases and heat release rate. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 35(5): 336–350, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20120     

多孔介质往复流动燃烧的一维数值模拟

建立了往复流动多孔介质燃烧器的一维数学模型：在该系统中,可燃预混气周期性换向,分别从两端流入燃烧器。假定气相与固相处于局部热平衡状态,考虑了辐射换热的影响。采用有限容积法求解,通过大量数值计算研究了主要工况参数,如半周期、流速、当量比、热损失、多孔介质衰减系数及其热容对该燃烧系统温度分布和反应特性的影响。计算结果与实验结果在定性上吻合良好。     

多孔介质内往复流动下超绝热燃烧系统温度场的理论分析

对于多孔介质内往复流动下超绝热燃烧（简称RSCP）系统，如果多孔介质的孔隙分布均匀、物性参数保持不变、化学反应为不可逆反应而且反应完全，那么，稳定燃烧过程中，多孔介质内最大温度和温度分布几乎不受往复半周期长短的影响。依据这一特点，用过滤燃烧模型，讨论了往复半周期无限长和无限短两种极端情况下最大温度值和温度分布，得出两种极端情况适用于通常工况的简单模型理论解。     

有序堆积床内预混气体燃烧特性实验研究

为研究预混气体在多孔介质燃烧器中的火焰燃烧特性,设计了一种新型多孔介质燃烧器,其中多孔介质区域由氧化铝圆柱体有序堆积而成.分别研究了当量比和入口速度对甲烷/空气预混气体在多孔介质燃烧器中的火焰温度分布、火焰最高温度以及火焰传播速度的影响.结果 表明:在当量比0.162～0.324、入口速度0.287～0.860 m/s...     

多孔介质中预混火焰猝熄及自稳定性研究

分析了多孔介质中预混火焰的猝熄效应,试验测定了一系列工况下泡沫陶瓷的猝熄直径和自稳定范围,为多孔介质燃烧器的开发设计提供了依据。通过分析发现,猝熄直径受到多个参数的影响,包括：混合气体的流速u、预混气体的层流火焰传播速度SL、燃烧室空管Re、预混气体的导温系数a、当量比φ以及多孔介质固体温度Ts。通过对多孔介质中燃烧的自稳定性试验研究,发现了多孔介质燃烧器中火焰稳定极限(吹脱极限和回火极限)与多孔介质平均孔径和气流速度及燃烧当量比的关系。     

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.     

渐变型多孔介质中预混燃烧温度分布试验

进行了预混天然气在等孔隙率渐近变孔径的多孔介质中的燃烧试验，用热电偶测量了燃烧室温度分布，并与单一孔径（d=1mm）的均匀多孔介质中燃烧结果进行了比较。结果表明，渐变型多孔介质燃烧器比均匀型多孔介质燃烧器具有更多的优点：燃烧室温度分布更加均匀，燃烧更加稳定，并能更好的适应当量比和流量／功率的变化，由于孔径的变化，多孔介质中气流扰动增加，有利于火焰的稳定，当量比和流速变化范围增大。     

Hybrid model of steam boiler

In the case of big energy boilers energy efficiency is usually determined with the application of the indirect method. Flue gas losses and unburnt combustible losses have a significant influence on the boiler's efficiency. To estimate these losses the knowledge of the operating parameters influence on the flue gases temperature and the content of combustible particles in the solid combustion products is necessary. A hybrid model of a boiler developed with the application of both analytical modelling and artificial intelligence is described. The analytical part of the model includes the balance equations. The empirical models express the dependence of the flue gas temperature and the mass fraction of the unburnt combustibles in solid combustion products on the operating parameters of a boiler. The empirical models have been worked out by means of neural and regression modelling.