微燃烧器内甲烷催化燃烧的数值模拟

联合使用CFD软件、FLUENT和化学反应动力学软件DETCHEM对甲烷—空气混合物在有逆流换热的微燃烧器内的催化燃烧进行了数值模拟。计算中只考虑了甲烷在催化表面上的反应。燃料一空气混合物的当量比为0．4,燃烧器外壁面分剐采用等温边界条件和与环境的对流换热边界条件,并比较了这两种边界条件对可燃混合气燃烧的影响。计算结果表明,催化燃烧可以实现常规方法无法实现的甲烷低温、高效转变。     

微燃烧器气体混合特性及燃烧性能研究

关于微尺度燃烧的研究主要集中在燃烧器结构、环境因素、燃料入口参数等对火焰传播状态和稳定的影响。在预混燃烧研究过程中,一般默认燃料和助燃剂已经混合均匀好,少有研究不同进气方式对燃料和助燃剂混合效率以及燃烧特性的影响。通过对不同入射角度微燃烧器内气体混合及燃烧情况开展数值仿真研究,发现冷态时入射角度为45°时气流冲击较小,混合效果最佳。燃烧着火位置随夹角增大而逐渐后移,入口段周围,夹角越小,温升越快。     

燃烧室结构对微燃烧器内甲烷燃烧的影响

为了合理设计微燃烧室,建立了微燃烧室内的湍流燃烧模型,采用Fluent软件对不同结构微燃烧器中甲烷/氧气的燃烧特性进行了数值模拟.甲烷/氧气的当量比为1,混合气流量为200mL/min,入口温度为300K,并比较了不同结构微燃烧室内燃烧情况的差异.计算结果表明,随着燃烧器的长度和宽度增加,燃烧室内的温度升高,甲烷的浓度下降.     

过量空气系数对甲烷燃烧特性的影响

过量空气系数对工业锅炉的稳定安全运行、节能减排方面具有重要影响。以小火焰伴流燃烧器为对象,基于FLUENT软件,采用了24步甲烷燃烧简化CHEMKIN化学反应动力学机理。对在常规空气氛围、不同过量空气系数条件下的甲烷燃烧进行了数值模拟。分析了燃烧温度、燃烧速率、主要污染物生成情况。得出了过量空气系数对各参数的影响规律以及作用机理。总结了适合工业应用的最佳过量空气系数。     

淮阴电厂220t/h锅炉钝体燃烧器燃烧特性的探讨

通过对9号锅炉燃烧器改造前后的运行情况分析，并对直流式和加钝体式燃烧器的稳燃机理作进一步探讨，得出钝体式燃烧器具有煤种适应强，副作用小等特点。     

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.     

富氧燃烧烟气焓温特性分析

针对富氧燃烧锅炉增加了尾部再循环烟气和空气分离单元抽取的氧气特点,比较了常规空气燃烧锅炉焓温表计算方法与富氧燃烧方式下焓温表计算内容的区别,分析了富氧燃烧锅炉循环烟气焓、分离氧气焓和炉膛进口热燃烧气焓随氧气的体积分数变化的特性,给出了富氧燃烧锅炉烟气焓温表的计算方法,为富氧锅炉热力计算提供了理论依据.     

一种旋风燃烧器内煤颗粒燃烧及沉积特性的研究

采用数值模拟与试验相结合的方法研究了某旋风燃烧器内煤颗粒的燃烧及沉积特性．结果表明：该燃烧器在不同负荷下均能实现高温燃烧（1700K以上）,并获得较高的燃烧效率及捕渣率．煤颗粒主要在燃烧器前部沉积,且上下壁面的分布几乎一致;较小的煤颗粒跟随性好,不易沉积,60μm以上的煤颗粒几乎能在燃烧器中前部全部沉积下来并附壁燃烧;较小的过量空气系数及适中的一次风率（O．3～0．35左右）能保证煤颗粒在燃烧器内壁面上沉积分布较均匀,不至于造成低温区域燃烧通道煤粉堵塞．     

天然气燃烧器燃烧二甲醚_DME_的试验研究

在一个清洁燃气燃烧试验平台上,对二甲醚的燃烧特性进行试验研究。通过测量炉内烟气的温度场及排放参数,炉胆的中心温度随着过量空气系数的变化而变化,α=1.3处温度达到最高;研究了在普通燃气燃烧器上燃用二甲醚的安全性和可行性。本研究还将燃气工业锅炉燃用二甲醚与燃用柴油、天然气的经济性进行了对比分析。研究表明,二甲醚相对于柴油、液化天然气等传统燃料,具有出色的燃烧性能和排放特性,以及较好的经济指标。同比天然气和柴油,二甲醚燃烧性能好,燃烧充分,热效率高,能量利用率高。二甲醚热值约为柴油的70%,而价格却是柴油的1/2。二甲醚同天然气对比,二者具有相同的优势。     

氢燃料微混燃烧器燃烧特性研究

针对带中心钝体的四喷嘴微混燃烧器,运用ANSYS FLUENT软件,采用热态小火焰生成流形的方法对燃烧器模型进行数值模拟,并与实验研究相结合,研究了甲烷/氢气混合燃料(体积组分40%CH₄-60%H₂)微混燃烧条件下的燃/空掺混,流场、温度场、火焰形态及污染物排放等基础燃烧特性。研究结果表明：微混燃烧器采用空气和燃料径向进气的结构有利于燃/空掺混,在燃烧器出口的掺混均匀性指数达到0.959;燃烧器钝体结构处存在较明显的小型中心回流区,有助于火焰稳定;当量比在0.4～0.8范围内,火焰根部稳定附着在微混喷嘴的出口,火焰彼此相互独立,实验中燃烧器火焰形态与仿真OH^*场分布基本一致;绝热火焰温度在1 500～2 050 K范围内,模型燃烧室出口NO_x排放浓度均低于16×10^-6,CO排放浓度均低于11×10^-6,表明该微混燃烧器的污染物排放水平较低且燃烧效率极高。     

旋流预混燃烧室燃烧特性研究

以某型燃烧室为研究对象,采用RANS(Reynolds average navier-stokes)和LES(large eddy simulation)两种方法进行数值模拟,并对两种数值方法的模拟结果进行了对比分析。研究结果表明,RANS的计算结果能够反应燃烧场中的主要流场特征,具有一定的工程意义。LES能够复现弱轴向流动区等具体的流场细节,对剪切层位置和强度模拟较准确,还能模拟火焰动态发展过程,捕捉燃烧流场动态特性。与RANS相比,在燃烧流场数值仿真方面,LES占据更明显的优势。经计算,该工况下进动涡核由三个相对独立的螺旋涡分支组成,在燃烧室激起周期性速度脉动和压力脉动,LES捕捉到进动涡核主频率为156 Hz。     

烷烃燃料微小平板催化燃烧的火焰特性

对微平板燃烧器内4种烷类燃料（C₁ ~ C₄）进行铂催化燃烧实验,获得其点火过程和静态火焰的特征,并进行对比分析。当量比相同时,点火过程火焰传播速度大小顺序为甲烷 > 乙烷 > 丁烷 > 丙烷。随着当量比增大,火焰传播速度加快,稳态火焰根部位置向气流上游移动。观察可见光、430 nm（OH*光谱）、516 nm（C₂*光谱）成像火焰发现,当量比越大,火焰亮度越大,OH*和C₂*浓度越高。当量比相同时,乙烷的OH*、CH*和C₂*浓度最高,而甲烷和丙烷的则较低。     

主燃孔对某小型发动机燃烧室流动及燃烧特性影响

以头部涡流片加主燃孔形式的小型发动机环形回流燃烧室为研究对象,采用Fluent软件进行了数值研究,对比分析了有无主燃孔、主燃孔相对位置以及主燃孔轴向位置对该类型燃烧室主燃区流场、温度场以及出口温度分布的影响。结果表明：该类型燃烧室主要通过火焰筒头部圆形结构、涡流片形成回流区,而内外环主燃孔的射流主要起到截断主流、促进回流区形成以及改变回流区形态的作用;主燃孔相互交错,有利于促进内外环主燃孔的射流相互对冲剪切,形成较为饱满的回流区;主燃孔轴向位置向燃烧室出口方向移动,主燃孔射流截断主流和挤压主流的效果减弱,出口温度分布系数急剧变大。     

不同长高比RQL燃烧室燃烧和排放特性研究

针对3种长高比富油/焠熄/贫油(RQL)燃烧室,保持头部旋流器入口空气和燃料体积流量不变,通过改变焠熄空气体积流量,研究了不同长高比燃烧室冷态流场、掺混不均匀度、轴向温度分布及排气温度分布均匀性和污染物排放变化。结果表明:相同工况下长高比越小,射流深度越大,上下射流相互干涉作用越强;长高比为3.75的燃烧室掺混不均匀度最小,掺混效果最好;随着长高比的增加,焠熄区最低温度降低;长高比为3.75时,排气温度不均匀度较好,长高比大于3.75时,排气温度不均匀度迅速增加;随着长高比增加,燃烧室NO_x排放质量浓度升高,随着焠熄空气体积流量减小,不同长高比燃烧室NO_x排放质量浓度均先升高后降低,且在高焠熄空气体积流量工况下,低长高比燃烧室的燃烧效率下降。     

Syngas Fuel Combustion in Re-circulating Vortex Combustor

This paper presents results on the combustion of syngas fuel in re-circulating vortex combustor. The combustion stability is achieved through the use of cavities in which recirculation zones of hot products generated by the direct injection of fuel and air are created and acting as a continuous source of ignition for the incoming main fuel-air stream. CFD （computational fluid dynamics） analysis was performed in this study to test the combustion performance and emissions from the vortex trapped combustor using synthetic gas or syngas fuel produced from the gasification process. The flame temperature, the flow field and species concentrations inside the vortex trapped combustor were obtained. Several syngas fuels with different fuel compositions （H2, CO, CH4, CO2, N2 and H20） and lower heating values were tested in this study. The changes on the flame temperature and species concentrations inside the combustor, the emissions of NOx, CO, CO2 at the exit of the combustor, the combustor efficiency and the total pressure drop for syngas fuels are presented in this paper. The effect of H2/CO ratio and the mass fraction of each constituent of syngas fuels and hydrogen-methane fuel mixtures on the combustion and emissions performances were investigated.     

大湿度燃烧计算模型及蒸汽喷注对燃烧室燃烧流场特性的影响

基于传统的气态燃烧计算模型针对大温度燃烧室的工作特点作出修正,提出了适于大温度燃烧计算的数学模型,然后就一个具体的注蒸汽燃烧室中的四种蒸汽喷注位置方案对燃烧室内部流场特性的影响进行了对比计算分析,得到了一些规律性结论。     

天然气塔式同轴分级燃烧室掺氢燃烧特性 数值模拟研究

为了解天然气掺氢对贫预混燃气轮机性能的影响,采用Chemkm-pro研究了燃料的化学反应动力学 特性,对比了不同当量比、掺氢比下的绝热火焰温度、层流火焰传播速度及点火延迟时间,结果表明掺氢能缩 短燃料点火延迟时间,增加绝热火焰温度及提高火焰传播速度。进一步以天然气塔式同轴分级燃烧室为研 究对象,研究了掺氢比对燃烧室燃烧场分布及燃烧效率、总压损失系数、温度分布不均匀度、一氧化碳及氮氧 化物排放量等性能参数的影响。结果表明,随着掺氢比的增加,燃烧效率上升,总压损失系数增加,温度分布 不均匀度下降,一氧化碳排放量下降,氮氧化物排放量增加。掺氢比在35%时燃烧室发生回火。在30% ~ 35%掺氢比范围内,燃烧室性能参数变化较大。其中,总压损失系数增幅为24. 74%,温度分布不均匀度降幅 为31.11%,氮氧化物排放量增幅为416.12%。     

高炉氧煤燃烧器中煤粉燃烧过程的数值模拟

本文采用颗粒相连续介质－轨道模型对同轴射流渐扩式高炉氧煤燃烧器内煤粉燃烧过程进行了数值模拟。数值模拟结果表明，同轴射流渐扩式氧煤燃烧器在适当的射流速度比条件下，可在氧煤枪出口后方诱导出回流区及低速区，有利于延长煤粉在直吹管内的停留时间，改善煤粉在热风管中加热、挥发和挥发份的着火条件，改善氧气和煤粉的混合，提高煤粉燃烧区的氧气浓度。     

旋流燃烧室内甲烷湍流燃烧的数值模拟

为合理考虑湍流-复杂化学反应的相互作用,建立了甲烷湍流四步反应的温度脉动简化概率密度函数(PDF)模型.应用该模型对TECFLAM燃烧室内的甲烷湍流旋流燃烧进行了数值模拟,得到了与实验相符合的气体轴向、径向与切向速度、温度、温度脉动均方根值及甲烷、氧气、二氧化碳与水蒸气质量分数分布.得到的一氧化碳和氢气质量分数分布与实验基本符合.