辊道窑烧成带火焰空间在富氧气氛下NO_x生成的研究

采用FLUENT软件对气烧明焰陶瓷辊道窑烧成带的火焰空间进行数值模拟研究,对在富氧气氛下以天然气和炉煤气为燃料时辊道窑烧成带的NO_x生成进行分析,并与空气气氛下进行对比。数值模拟结果表明:当燃料种类和燃料量一定时,富氧燃烧可以提高燃烧的火焰温度,w(O_2)由23%升至35%时,各截面温度均升高200～250K,燃烧发生炉煤气时比天然气平均温度高、增幅大。随w(O_2)增加,以发生炉煤气为燃料时炉内NO生成先增后减然后缓慢回升,燃用天然气时,NO持续缓慢增加,但两者w(NO)均持续增大,相比于空气气氛下,分别增长了141.48%和107.73%。以天然气为燃料时炉内NO生成以快速型为主导,以发生炉煤气为燃料时以热力型为主导;富氧燃烧时气氛中的w(NO_x)增加而烟气量减少,采用不同燃料时出口处NO_x生成速率有不同变化。     

CO_2稀释对不同燃料无焰燃烧及NO生成特性的影响

为探讨CO_2稀释对不同燃料无焰燃烧机理的影响,通过实验和数值模拟研究了CO_2稀释率对CH_4、C_3H_8和H_2扩散燃烧的火焰温度、NO排放摩尔分数及无焰燃烧的影响.结果表明:随着CO_2稀释率的增大,峰值温度和NO排放摩尔分数逐渐下降,峰值温度距燃烧器喷嘴的距离逐渐增大,炉内温度分布更加均匀,更有利于达到无焰燃烧状态;相同稀释率下,CO_2稀释对降低炉内峰值温度及出口NO排放摩尔分数的效果由好到坏依次为:H_2燃烧、CH_4燃烧、C_3H_8燃烧;当CO_2稀释率足够大时,炉内燃烧处于无焰燃烧状态.     

烟气再循环对金属纤维表面燃烧器NO_x排放和燃烧稳定性的影响

结合全预混金属纤维表面燃烧器和外部烟气再循环燃烧技术,在350 kW卧式燃气锅炉上进行了实验研究.研究了负荷、过量空气系数和烟气再循环率对CO、NO_x排放和燃烧稳定性的影响.结果表明:负荷变化对NO_x排放无明显影响;过量空气系数越大,NO_x排放越低,但系统热效率随之降低;不采用烟气再循环技术时,NO_x排放低于30 mg/m3时过量空气系数需大于1.73,此时系统热效率低于92.1%;如采用23%的烟气再循环率,实现上述相同NO_x排放水平仅需过量空气系数大于1.3,系统热效率比无烟气再循环时高1.3%;随着烟气再循环率的增大,火焰燃烧不稳定加剧.出现炉膛震动时的烟气再循环率极限值随着负荷的增大而逐渐提高.     

烟气再循环对天然气非预混燃烧NO_x排放特性的影响

天然气在燃烧过程中生成NO_x的浓度主要受温度影响.烟气再循环不仅能降低燃烧温度,而且减小了燃烧高温区域,使污染物排放降低.为减少NO_x排放,采用一台标定功率为800,k W的非预混燃烧器进行了烟气再循环非预混燃烧试验,主要研究了燃烧负荷、过量空气系数、烟气再循环率对NO_x生成的影响.同时,采用FLUENT6.3软件模拟计算燃烧火焰温度分布和NO_x质量浓度分布.结果表明:燃烧器热负荷的增加,会使烟气中NO_x质量浓度增加;过量空气系数?在1.0~1.15之间时,有利于降低NO_x排放;烟气再循环量增加能有效降低NO_x排放,在?为1.1和1.15时、烟气再循环率为20%,时,NO_x质量浓度为40~50,mg/m3.     

柴油机低氮燃烧及排放性能研究

大量研究均通过缸内或进气道喷水、废气再循环(EGR)、替代新能源等技术来减少柴油机氮氧化物(NO_x)排放,但均都是通过降低缸内燃烧温度控制NO_x生成,都需以牺牲柴油机的经济性为代价,难以突破NO_x-C排放瓶颈。基于柴油机燃烧化学反应机理,NO_x的生成主要来源于进气中的氮气(N2),提出通过控制柴油机燃烧室内氮气的含量来控制柴油机NO_x排放。以高浓度氧气(O_2)和二氧化碳(CO_2)作为4135ACa柴油机进气,减少进气中N2成分,研究柴油机燃烧和排放性能。试验结果表明:进气中N2比例大于50%时,无论如何调节O_2与CO_2比例,均难以突破柴油机NO_x-C排放瓶颈;最终以无N2进气(50%O_250%CO_2)实现柴油机的稳定运转,实现NO_x的最低排放,排放值接近零。     

生活垃圾焚烧低NO_x燃烧技术分析

焚烧逐渐成为我国生活垃圾(MSW)处理技术中最重要的一种方式,氮氧化物(NO_x)是生活垃圾焚烧中产生的主要污染物之一,各国对生活垃圾焚烧NO_x的排放都有着严格的标准。NO_x的一次控制技术,即低NO_x燃烧技术,是基于空气分级,通过焚烧组织来控制NO_x。对于生活垃圾来说,燃料型NO_x是生活垃圾焚烧中NO_x的主要来源,低NO_x燃烧还需同时考虑燃尽和二恶英生成等问题,从这个角度出发,给出炉排焚烧炉的燃烧特点和NO_x生成特点,并分析多个焚烧炉生产商开发的先进低NO_x燃烧技术。     

基于多尺度模拟的二甲醚MILD火焰NO_x排放机理

通过实验测量了不同伴流温度和氧浓度条件下,DME-MILD射流火焰的热化学结构特性和NO_x分布及排放因子,并利用CFD-CRN多尺度数值方法,研究了DME-MILD火焰中NO_x的排放机理.数值仿真结合详细的NO_x反应机理进行计算,并采取反应路径和敏感性分析方法,阐明了炉膛不同区域内NO_x的排放机理.结果表明,在DME-MILD火焰中,NO_x主要经NNH和N2O中间体路径生成,这和传统射流火焰的差别很大.NO_x的排放因子随伴流温度或氧浓度的增加而增大,且有相当比例的NO(最高达87%,)最终转化为NO2.     

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。     

燃烧初期化学当量比对锅炉NO_x生成与排放特性的影响

采用数值模拟方法,研究了燃烧初期化学当量比对一台1,000,MW超超临界塔式锅炉在中低负荷下NO_x生成与排放特性的影响.计算值与试验测量值符合较好.结果表明,中低负荷下煤粉燃烧初期化学当量比下降,热力型NO_x与燃料型NO_x生成速率均明显降低,且已生成的NO_x被还原的速率增加,NO_x排放也随之降低.现场试验中,通过关小周界风挡板开度降低燃烧初期化学当量比,锅炉在700,MW和500,MW负荷下NO_x排放分别下降了20.6%,和28.2%,,且不会对锅炉效率及蒸汽参数等产生负面影响.     

乙醇预混与PODE直喷复合燃烧的气体排放特性

为了控制压燃式发动机的气体排放,在一台增压中冷共轨发动机上对聚甲氧基二甲醚(PODE)引燃乙醇均质充量的复合燃烧性能及其气体排放特性进行了研究.结果表明:随着进气道预混乙醇比例增加,复合燃烧滞燃期被延长,其预混燃烧量与放热率峰值增大,扩散燃烧量降低;复合燃烧的NO_x排放随着预混乙醇比例增加而降低,但m(NO_2)/m(NO_x)值显著增大,经过氧化催化转换器(DOC)后,纯PODE燃烧的m(NO_2)/m(NO_x)值增大而复合燃烧的m(NO_2)/m(NO_x)值减小;复合燃烧的HC、CO、甲醛和乙醛排放量均明显高于纯PODE燃烧,且随着预混乙醇比例增加而增大,但可以被DOC高效氧化.复合燃烧的HC、CO和NO_x排放量经过DOC后均明显低于纯PODE燃烧的排放,而甲醛、乙醛和NO_2排放量与纯PODE燃烧时处于同一水平.     

An experimental study of mild flameless combustion of methane/hydrogen mixtures

This paper presents an experimental study of mild flameless combustion regime applied to methane/hydrogen mixtures in a laboratory-scale pilot furnace with or without air preheating. Results show that mild flameless combustion regime is achieved from pure methane to pure hydrogen whatever the CH₄/H₂ proportion. The main reaction zone remains lifted from the burner exit, in the mixing layer of fuel and air jets ensuring a large dilution correlated to low NOx emissions whereas CO₂ concentrations obviously decrease with hydrogen proportion. A decrease of NOx emissions is measured for larger quantity of hydrogen due mainly to the decrease of prompt NO formation. Without air preheating, a slight increase of the excess air ratio is required to control CO emissions. For pure hydrogen fuel without air preheating, mild flameless combustion regime leads to operating conditions close to a "zero emission furnace", with ultra-low NOx emissions and without any carbonated species emissions.     

热辐射对富氧扩散燃烧火焰结构和氮氧化物生成的影响

揭示了富氧燃烧过程中的火焰结构和氮氧化物生成机理,针对富氧火焰特性探讨NOx的抑制机理。本文以对向流扩散火焰为对象,利用基于详细的基元反应动力学模型的燃烧数值解析方法研究了热辐射对富氧空气(氧浓度为60％)／甲烷扩散火焰中火焰结构和氮氧化物生成的影响。结果表明,在速度梯度较大时,辐射对燃烧特性的影响可以忽视,当速度梯度K减小到约20s^-1以下,辐射的影响逐渐明显,需要考虑辐射项;同时发现随着速度梯度的减少,总的NO质量生成速率随着速度梯度的下降逐渐增大,在K≈33．3s^-1时达到峰值后又开始下降,直至熄火。     

木粉与塑料粉循环流化床中共燃的NOx生成研究

为减少废塑料在焚烧过程中NOx的生成及充分利用生物质能,提出在循环流化床中将废塑料和生物质进行共燃的处理方法.在实验室循环流化床装置上进行了木粉和塑料粉的共燃实验,研究了温度、木粉和塑料粉混合比例对NO和NO2生成浓度的影响.实验结果表明:随温度升高,NO生成浓度升高,而NO2生成浓度迅速降低;随木粉和塑料粉混合比例增加,NO和NO2生成浓度均降低;共燃时NO的生成量低于2种物料单独焚烧时其生成量的线性叠加,实验条件下NO的减少量最高达43.3%.为寻找二者共燃时NOx生成的一般性规律,采用径向基神经网络建立了NO生成的预测模型,预测结果表明该模型具有很高的准确性.     

空气深度分级对低挥发分煤燃烧过程影响的研究

通过数值模拟研究了在一维燃烧炉上燃用低挥发分煤的条件下,空气深度分级和煤粉细度变化对煤粉燃尽过程和NO_x排放的影响,得到了沿炉膛轴线方向上的温度、氧浓度和NO_x的分布,表明空气深度分级后燃烧后期的氧量增加,炉膛温度水平提高,而煤粉细度的提高使得上述效果更加明显,因而燃烧效率提高和NO_x排放降低,并通过实际燃烧试验验证了数值模拟结果.研究结果表明,对燃用低挥发分煤,采用空气深度分级技术和提高煤粉细度的措施,可以同时取得高效低NO_x排放的效果.     

大型褐煤锅炉煤粉再燃技术的数值模拟

考虑煤焦还原NO的反应动力学模型,利用Fluent软件对元宝山电厂3号锅炉超细煤粉再燃的不同配风方式进行了炉膛整体的燃烧数值模拟。模拟结果表明,再燃燃料比例、再燃风中的风煤比、再燃区的大小等因素对燃烧效率和NOx排放具有重要影响。通过优化计算得到,当主燃区空气过量系数控制在1．1时,再燃燃料占总燃料的15％,再燃风中的风煤比为2,烟气在再燃区的停留时间为0．5S左右的方案是一种较好的再燃组织方式。     

CO2稀释燃料对富氧扩散燃烧中NOx生成的抑制作用

1前言在气体燃料或氧化剂侧添加惰性成份(作为稀释剂)是改善燃烧或抑制污染物生成的途径之一[1~6]。从本质上分析,添加稀释剂是另一种形式的烟气循环,一般为在氧化剂侧和燃料测添加H2O、N2和CO2,也有部分研究者研究了He的影响[4]。由于减排温室气体、封存CO2愈来愈成为全球性的     

Modelling cycle to cycle variations in an SI engine with detailed chemical kinetics

This paper presents experimental results and a new computational model that investigate cycle to cycle variations (CCV) in a spark ignition (SI) engine. An established stochastic reactor model (SRM) previously used to examine homogeneous charge compression ignition (HCCI) combustion has been extended by spark initiation, flame propagation and flame termination sub-models in order to simulate combustion in SI engines. The model contains a detailed chemical mechanism but relatively short computation times are achieved. The flame front is assumed to be spherical and centred at the spark location, and a pent roof and piston bowl geometry are accounted for. The model is validated by simulating the pressure profile and emissions from an iso-octane fuelled single cylinder research engine that showed low CCV. The effects of key parameters are investigated. Experimental results that show cycle to cycle fluctuations in a four-cylinder naturally aspirated gasoline fuelled SI engine are presented. The model is then coupled with GT-Power, a one-dimensional engine simulation tool, which is used to simulate the breathing events during a multi-cycle simulation. This allows an investigation of the cyclic fluctuations in peak pressure. The source and magnitude of nitric oxide (NO) emissions produced by different cycles are then investigated. It was found that faster burning cycles result in increased NO emissions compared with cycles that have a slower rate of combustion and that more is produced in the early stages of combustion compared with later in the cycle. The majority of NO was produced via the thermal mechanism just after combustion begins.     

超细煤粉燃烧氮氧化物释放特性的研究

通过试验和数值模拟，对超细煤粉在一维热态煤粉炉内燃烧时煤粉粒度、炉膛温度、过量空气系数、煤种等因素对NOx释放特性的影响规律进行了研究。研究结果表明：超细煤粉NOx的排放浓度低于常规粒度煤粉；NOx的排放浓度，随过量空气系数的增加而明显增加；煤种不同，NOx释放规律不同，煤粉超细化后，龙口褐煤的排放量明显减少，晋城无烟煤则变化不大；NOx的排放浓度随温度的升高而升高，但温度升高到一定值后，NOx的排放浓度却呈现下降趋势。以超细煤粉作为再燃燃料，NOx的还原率将比常规粒度煤粉再燃有所提高，褐煤作为再燃燃料时，效果更明显。模拟计算与试验结果较为吻合。图6表2参2     

Characterization and challenge of development of producer gas fuel combustor: A review

Producer gas, which derived from a biomass gasification process, is considered as one of the alternative fuels, which is suitable for the heating process and power generation. Due to low heating density and impurities, combustion in an external combustion chamber constitutes an obvious option for the utilization of producer gas via the combustion process. This paper reviews the technical challenges and the development of the producer gas combustor. Various combustion techniques are reviewed. A stable flame combustion with low emissions (both CO and NO_x) constitutes a main requirement of the producer gas combustion. Flame stabilization techniques such as swirl-vane coupled with bluff-body, swirl flow configuration, and staging combustion were successfully employed to enhance the stability and performance of the producer gas combustion. As shown in the results of the studies, the combustion process can operate in a wide range of equivalence ratios with the exhaust gas temperature >600 °C. This temperature is sufficiently hot for the power generation and heating applications. Overall, NOx and CO emissions were below 700 ppm and 1.3%, respectively. In the flameless combustion mode, ultra-low emission for both CO and NOx were recorded. However, higher emission can be found when operated at a higher thermal load combustor. Homogeneity of the thermal field and low polluting emissions make flameless combustion a promising lean and clean combustion technology. Integration of the benefits of flameless combustion and producer gas fuel is an outstanding contribution in reducing emissions and enhancing the efficiency of the combustion systems.     

高温空气燃烧若干因素对NO_x生成量的影响

高温空气燃烧的关键技术之一是获得低氧环境,以降低NOx生成量。通过对与高温空气燃烧技术有关的稀释剂、燃料射流和空气射流速度、燃料射流倾斜角度、燃烧空气散布角、燃料喷嘴和空气喷嘴之间的距离、空气预热温度、燃料预热温度和过量空气系数等因素进行分析,总结了一些因素对NOx生成量的影响,可以为工程技术改造提供建议,实现节能和环保的双重效果。