基于波瓣旋流燃烧器的甲烷燃烧污染物排放特性

贫燃预混燃烧方式是抑制燃烧过程中NO_x生成的方法之一,但易出现燃烧不稳定现象.针对这一问题,试验采用波瓣旋流燃烧器,研究了当量比、预混气分级比、预混气分级形式对NO_x和CO排放规律、燃烧室声压峰值及火焰形态的影响.结果表明,随着当量比的减小,烟气中NO_x浓度减小,而CO浓度上升.旋流侧流量/波瓣内侧流量减小时,烟气中NO_x浓度降低,CO浓度增大.通过调节旋流器和波瓣外侧预混气分级比,NO_x和CO的排放浓度都有所下降,并在旋流侧流量、波瓣内侧流量、波瓣外侧流量分级比为6∶0∶4时浓度较低.燃烧室内声压峰值随当量比的减小而增大.当量比为0.60,预混气分级比为5∶0∶5时,燃烧室声压峰值最低,燃烧较为稳定.     

当量比对甲烷预混低旋流燃烧的影响

通过实验和数值模拟的方法研究了甲烷/空气预混低旋流燃烧的流场结构及当量比对甲烷低旋流燃烧的影响.结果表明,甲烷/空气预混低旋流气流在喷嘴出口处扩张,形成有利于燃烧稳定的低速区;预混火焰"悬浮"于喷嘴上方,在剪切区的内侧,火焰呈W型;富燃时,随着当量比的增加,火焰的推举高度略有增加;甲烷/空气预混低旋流流场具有自相似性,无量纲轴向速度的径向分布几乎不受当量比的影响.同时,燃烧室出口的温度随着当量比的增加而增加,并且在当量比为0.8~1.4时变化较为明显,当量比超过1.4后,增加趋势变缓.     

射流喷嘴旋流强度对燃烧室回流和燃烧特性的影响研究

随着燃气轮机参数的提高和稳定低排放运行工况的拓宽,对燃烧的要求也越来越高。柔和燃烧作为一种有潜力的燃烧技术,具有温度均匀、燃烧稳定和污染物排放低等优点,而如何在燃烧室内组织流动是实现柔和燃烧的关键。采用高速射流引射掺混的方式可以较好的满足柔和燃烧产生所需的条件。预混射流喷嘴结构和布置对流场和燃烧特性有重要影响,如何选择射流喷嘴结构值得进一步研究。本文通过实验和数值模拟相结合的方式,研究了柔和燃烧器中预混射流喷嘴的旋流强度对燃烧器流动结构和燃烧排放的影响。结果表明,旋流能增强燃料/空气的掺混,低旋流作用下能使喷嘴出口掺混不均匀度ISMD下降0. 15左右;但是喷嘴旋流对燃烧室的烟气回流有减弱的作用,使回流区向喷嘴和中轴线靠近;同时,旋流会造成温度场和火焰面不均匀分布,略微拓宽燃烧工况范围并略微增加火焰的稳定性。实验结果表明喷嘴旋流进气角从0°变化到45°时,NOx排放随旋流角的增大而增加。     

燃油喷射正时对直喷式天然气发动机性能的影响

使用快速压缩装置研究了燃油喷射正时对直喷式天然气发动机性能的影响。研究结果表明,提早喷射（喷射正时60ms)会降低燃烧初期放热速率而增加后期放热速率;推迟喷射（喷射正时75ms)会增加燃烧初期放热速率而降低后期放热速率;在喷射持续期结束时（喷射正时80ms)点火放热持续期最短;提早喷射增加火焰发展期而推迟喷射会增加后燃期;在当量比相同且大于0.8的条件下,提早喷射会产生相对量低的CO,而推迟喷射会产生相对量高的CO;在当量比为0.6-0.8时,不同喷射正时条件下NOx均较高,喷射推迟NOx降低;在当量比为0.5-0.8时,燃烧效率较高,当量比小于0.5或大于0.8时燃烧效率都会降低。     

分段多孔介质燃烧器二次进气燃烧排放研究

对从中间段——燃烧管中上游段多孔泡沫陶瓷与下游段多孔泡沫陶瓷之间的一段间隙结构 ,引入二次空气的多孔介质燃烧器的 CO和 NO排放浓度进行了实验测试 ,较系统地研究了化学当量比、混合气流率和不同比率二次空气对天然气 /空气燃烧排放的影响。结果表明 ,加入适当比率的二次空气 ,不仅能够在相当宽的流速范围内使火焰很好地稳定在中间段 ,而且能得到低水平的 CO排放浓度 ,特别对较低当量比效果更为明显。同时 ,当火焰定位在中间段或近旁时 ,在化学当量比为 0 .4 5～ 0 .8范围内 NO的排放值能够低于 6× 10 - 6 ,达到了很理想的低排放水平     

串行分级燃烧器柔和燃烧的实验研究

提出采用串行分级燃烧器来研究柔和燃烧,在该燃烧器中,第一段产生的烟气与燃料空气快速混合,在第二段中发生柔和燃烧.用实验方法将烟气量、当量比对柔和燃烧的影响进行了研究.测量了燃烧器出口温度、CO和NOx排放以及OH-PLIF分布图像.结果表明第一段烟气通过影响掺混段出口处温度、氧浓度以及速度来影响OH分布和污染排放特性....     

旋流对高温空气燃烧影响的模拟研究

以工业炉的高温空气燃烧技术应用为背景,对一个同心式轴向旋流高温空气燃烧器单烧嘴燃烧室内的高温空气燃烧特性进行了模拟研究。湍流输运方程采用RSM模型,气相燃烧模型采用函数的PDF燃烧模型,辐射换热过程采用离散坐标法模拟,NOx模型为热力型。以天然气为燃料,在预热空气温度为1 273 K,空气含氧量为8%。燃烧总过量空气系数为1.1的条件下,进行了数值模拟计算,讨论了旋流角度和燃烧器的螺旋伸展长度等参数对NOx排放、局部温度、氧浓度和CO浓度分布等的影响。结果表明,旋流燃烧器能进一步降低NO排放,使燃烧更加完全。当螺旋肋片伸展因子R=2,燃料/空气速度比a=1.09,旋流角度θ=180°时,NO排放浓度最小,出口NO的摩尔分数为12.9×10-6,出口CO的摩尔分数为29×10-6。而当旋流角度θ=0°时(直射流),出口NO的摩尔分数为31.7×10-6,出口CO的摩尔分数为372×10-6。     

旋流燃烧室内分级进风对燃烧污染物生成的影响

建立了采用分级进风方式的旋流燃烧室试验装置.在此试验装置上分别对天然气和煤粉进行了湍流旋流燃烧的试验研究.在保持过量空气系数和旋流数不变的条件下,采用不同分级进风比率时测量了燃烧室内烟气的时均温度场、O2、CO和NO浓度场的分布,并分析讨论了分级进风率对旋流燃烧室内湍流燃烧及污染物生成的影响.结果表明:在天然气燃烧过程中,加大二次旋流风率可减少NO的生成;在煤粉燃烧过程中,加大二次旋流风率会增加NO的生成.     

稀释剂对合成气燃烧污染物排放的影响

在自建的气体燃烧实验台上进行了合成气的扩散燃烧实验,研究了H_2/CO体积比对火焰形貌和污染物排放的影响,分析了在3种稀释剂(CO_2、N_2、Ar)作用下合成气火焰中NO和CO排放指数的变化规律及原因。结果表明:当H_2/CO体积比为10∶0(纯H_2)和9∶1时,火焰呈淡黄色,当H_2/CO体积比为8∶2时,开始出现蓝色火焰;随着合成气中CO体积分数的增大,火焰由淡蓝色逐渐变为亮蓝色,火焰清晰度逐步提高;随着H_2/CO体积比的增大,NO的排放指数提高,而CO的排放指数逐渐降低;3种稀释剂均可降低NO的排放指数,其中CO_2的效果最好,N_2和Ar的效果相差不大;稀释剂会提高CO的排放指数,且随着稀释比的增大,CO排放量急剧增大;随着H_2/CO体积比的增大,稀释剂对NO和CO排放指数的影响有所减弱。     

两级浓淡燃烧室内氨-氢-空气预混旋流燃烧过程的NOx排放特性

为了掌握燃气轮机两级浓淡燃烧室内氨-氢-空气预混旋流火焰的NO_x排放特性和影响NO_x生成的动力学机制,对氨-氢-空气预混旋流燃烧过程进行了三维反应流数值模拟并开展了燃烧反应动力学特性研究．结果表明：在掺氢比为35%、压力为0.5 MPa且当量比为1.20的绝热燃烧工况下,NO_x排放可降至54×10^-6(15%O₂).H+O₂(+M)=HO₂(+M)是燃烧压力影响氨-氢燃料燃烧过程中NO_x排放的关键反应．燃烧压力的升高会促进NO与HO₂反应并转化为NO₂．对于氨-氢混合燃料而言,过高的掺氢比(60%～80%)会导致NO_x排放显著升高,而根据壁面热损失程度的不同,适当的掺氢比(35%～55%)则有利于实现较低的NO_x排放(54×10^-6～86×10^-6 (15%O₂...