煤制天然气氢气体积分数对燃具燃烧特性影响

采用理论计算与试验方法,研究煤制天然气中氢气体积分数对家用燃具燃烧特性的影响,将管道气(陕甘宁天然气,12T天然气)作为基准气,将高纯度氢气掺混到管道气中得到的掺混气替代煤制天然气进行理论计算与试验,氢气掺混比(掺混气中氢气的体积分数)分别选取0、1%、3%、5%、10%。理论计算结果表明,氢气掺混比1%~10%范围内,掺混气高华白数为48.53~49.53 MJ/m3,燃烧势为38.50~48.86,掺混气仍属于12T天然气。对掺混气的互换性判定(采用A.G.A指数判定法)结果表明,燃具不易出现脱火、回火、黄焰。选取家用燃气灶、热水器、壁挂炉,对氢气掺混比的变化对家用燃具的实测折算热负荷、污染物排放量、燃烧稳定性的影响进行试验研究。随着氢气掺混比的增大,3类燃具实测折算热负荷均小幅下降,实测折算热负荷与设计热负荷的相对偏差在±10%内;随着氢气掺混比的增大,3类燃具烟气中CO质量浓度均有所下降,燃气灶、壁挂炉的氮氧化物排放量基本呈下降趋势,而热水器的氮氧化物排放量呈上升趋势,但仍符合GB 6932—2015《快速热水器》规定的限值要求;氢气掺混比1%~10%范围内,3类燃具火焰的燃烧状态均正常,未出现脱火、回火、黄焰。     

海拔对燃具燃烧性能的影响分析

针对海拔对家用燃气灶和家用燃气快速热水器燃烧性能的影响,分别在昆明市和天津市进行了燃气灶和燃气热水器燃烧性能试验,提出实测热负荷理论偏差、实测热负荷近似理论偏差计算公式。高海拔地区燃具实测热负荷下降,与低海拔地区相比,实测热负荷实际偏差与实测热负荷理论偏差非常接近,二者相对误差的绝对值小于4%。实测热负荷理论偏差主要与试验地点的环境压力、环境温度有关。与低海拔地区相比,高海拔地区试验中,天然气燃具实测热负荷偏差为-10.90%,液化石油气燃具实测热负荷偏差为-10.43%;高海拔地区燃气灶CO体积分数由于试验用锅不同而存在偏高或偏低的现象,燃气热水器CO体积分数均偏高;高海拔地区燃气灶NO_x体积分数下降比例均超过50%,燃气热水器NO_x体积分数下降比例在50%左右。海拔对燃具实测热负荷、污染物排放量均有较大影响,因此在高海拔地区使用燃具,应充分考虑海拔对燃具燃烧性能的影响。     

以天然气掺混沼气作为气源的燃气灶燃烧试验

将重庆地区管道天然气作为基准气,掺混典型组成的沼气(认为甲烷体积分数为60%,二氧化碳体积分数为40%)作为置换气。试验分析沼气掺混比(置换气中沼气体积分数)的变化对家用燃气灶性能、排放特性的影响。沼气的掺混比宜控制在16%以下,燃气灶燃烧稳定,实测折算热负荷、热效率虽然有所下降,但符合GB 16410—2007《家用燃气灶具》的规定,一次空气系数、烟气中一氧化碳、氮氧化物的体积分数也满足标准要求。     

铝合金燃烧器液化石油气燃气灶性能实测

针对液化石油气家用燃气灶,提出将铸铁材质的引射器、燃烧器头部改用铝合金材质。对采用两种材质燃气灶的关键位置温升、热效率、折算热负荷进行了实测计算。采用铝合金材质时,引射器、燃烧器头部温升较高,但其他部位的温升未受影响,未对燃气灶的热效率、折算热负荷产生不良影响,折算热负荷仅有小幅下降。     

二甲醚掺氢低压层流预混火焰

利用同步辐射真空紫外光电离结合分子束取样质谱技术,研究了当量比为1.5,燃料掺氢体积分数为0%、40%和80%的二甲醚/氢气/氧气/氩气低压层流预混火焰。测量了火焰温度曲线和火焰物种的摩尔分数分布曲线,分析了掺氢对火焰温度、燃烧主要产物CO和CO2以及主要燃烧中间物CH2O、CH3、C2H2和C2H4的影响。研究结果表明:在低压预混二甲醚/氢气/氧气/氩气火焰中,随着掺氢比的增大,火焰温度逐渐降低,火焰中CO、CO2、CH2O、CH3、C2H2和C2H4的摩尔分数逐渐减小;在后火焰区,CO与CO2的摩尔分数比随着掺氢比的增大而减小,说明掺氢有利于CO氧化成CO2,促进二甲醚完全燃烧。     

提高家用大气式燃气灶热效率的方法

通过分析家用大气式燃气灶加热过程,根据能量守恒定律和燃烧及传热原理,从提高热吸收和减少热损失方面研究提高热效率的方法。经过试验验证,设计旋流火盖、设置二次空气独立流动通道、适当增大内圈火热功率等方法可显著提高家用燃气灶热效率。     

LNG与管输天然气互换性的实验研究

利用管输天然气掺混乙烷形成配制气模拟LNG的方法,测试了3种不同结构型式的家用燃气灶在不同的管输气与配制气掺混比例下燃烧性能的变化情况。随着配制气掺混比例的提高,燃气灶的热负荷增大,热效率降低,CO排放量的变化规律随灶具结构型式而异。天然气互换性问题的解决需要同时从气源和燃具两方面进行。     

多孔金属板燃气灶燃烧性能数值模拟

应用FLUENT软件对影响多孔金属板燃气灶燃烧性能的多个参数进行了控制变量的数值模拟,对各参数进行归一化处理与敏感性分析,探讨各参数对灶具燃烧性能的影响。简化模拟计算,取多孔金属板上的一个单火孔的一半作为数值模拟对象并划分网格进行模拟。得出以下结论:火焰中心位置随板面表面发射率的增大而上升,表面发射率的增大使氮氧化物体积分数峰值出现下降,降幅约7.9%。表面发射率的增大在维持火焰温度基本不变且氮氧化物排放降低的情况下,提升了火焰位置,因此为提升灶具热效率,应将主要优化方向集中在通过表面处理以提高板面的表面发射率。灶具热负荷和火孔内直径的增加对上板面温度的提升有明显的促进作用,当热负荷从3.1 kW增加至3.9 kW时,火焰中心温度增幅为5.3%,同时氮氧化物排放量随之增大。内直径对上板面温度的提升作用在其值大于1.10 mm后开始显现,内直径的增加会明显提高氮氧化物的排放。因此在适当考虑烟气中氮氧化物排放的范围内,可提高灶具的热负荷和火孔内直径。在灶具热负荷较小时,孔隙率不可过大,但随着热负荷的增加,孔隙率可适当增大。鉴于板面厚度增加会明显增加达到稳态所需的时间,因此不宜采用过厚板面,以3.00~4.00 mm为宜。     

拉萨地区不同灶前压力下燃气灶性能测试研究

为了验证提高灶前供气压力对拉萨地区燃气灶性能的影响,在不同灶前供气压力条件下,对同一台额定供气压力为2 000 Pa的家用燃气灶,分别在重庆和拉萨两地对热负荷、热效率及烟气中污染物体积分数进行了测试比较.灶前供气压力提高到2 800 Pa,能显著改善高海拔环境对燃气灶实测热负荷的影响.在拉萨不同灶前压力下,燃气灶的热效率和烟气中氮氧化物含量达标,烟气中一氧化碳含量超标.     

输港家用燃气灶具产品类型及热效率统计分析

基于近年来检测的内地输往香港地区的家用燃气灶具试验结果,讨论了输港家用燃气灶具和内地家用燃气灶具在产品和检测标准上的差异;根据使用气源和结构形式的不同,对输港家用燃气灶具进行分类,分析了不同类型输港家用燃气灶具的额定热负荷分布和热效率分布。结果表明:在气源类型上,香港人工煤气和香港液化石油气与内地的燃气在气质组成上相差较大,同时香港地区与内地的燃气额定压力要求也有差异。在检测标准上,两者在热效率的检测上差异较大,输港家用燃气灶具没有能效等级要求,只规定了最低的能效要求,根据不同的热负荷范围规定了不同的热效率限定值。在产品类型分布上,输港家用燃气灶具中额定热负荷为5.0 kW和6.0k W的燃气灶所占比例较高,分别为19.4%和22.4%;额定热负荷大于5.92 kW的灶的使用气源类型全部为人工煤气;嵌入式人工煤气灶所占比例较大,达到38.9%。在热效率分布上,台式灶的平均热效率高于嵌入式灶,台式液化石油气灶的平均热效率最高,为54.8%;额定热负荷小于等于5.92 kW的灶的平均热效率高于额定热负荷大于5.92 kW的灶。     

搅拌深度对燃烧器热效率的影响

阐述家用燃气灶能效测试方法,选取3台家用燃气灶作为样机,针对测试过程中搅拌器搅拌深度对燃烧器热效率的影响进行研究。当搅拌深度较小和较大时燃烧器热效率相对略低;当搅拌深度居中时燃烧器热效率略高。为确保试验的准确性,应将试验锅内水充分混合。     

丙烷/氢气混合燃烧的火焰特征与辐射特性试验研究

针对丙烷和氢气混合气体燃烧的火焰特征与辐射特性开展试验研究。根据不同的混合比进行了10组试验,分析火焰高度、火焰中心线温度、火焰外部辐射通量、火焰内部辐射通量的变化。研究发现,随着混合气体中丙烷气体组分的比例不断下降,混合燃烧时的平均火焰高度逐渐下降。丙烷/氢气的混合比例大于50%时,火焰内部辐射通量随着总热释放速率的增大而显著下降;当丙烷/氢气的混合比例小于50%时,火焰内部辐射通量基本保持一致。     

家用燃气灶节能圈的研制

分析了家用燃气灶热效率低的原因。使用隔热性能好、具有热反射涂层的无机非金属材料,采用凸凹环腹挡焰圈、滞留室和助燃热空气流通微孔的独特设计,研制了一种家用燃气灶节能圈。它能提高气体燃烧效率,有效减少热量散失,节能效果显著。     

民用燃气热水器对掺氢天然气的适应性研究

天然气管网掺氢已成为各国公认的迈向低碳能源体系的重要技术路径,世界多国都已开始天然气管网掺氢示范工程的建设.而氢气掺入天然气管网的首要条件是必须确保民用燃具正常工作而不出现安全、效率和污染物等方面的问题.本文首先确定以掺氢天然气为基准气时的界限气组分,并对以此基准气为设计气源的热水器进行实验测试.实验结果发现,掺混氢气后热水器热负荷和排烟温度均略有下降,热效率有所提高,CO排放量大幅降低,NOx排放量略有减少;当热水器以天然气为气源工作时,各项指标均满足要求,且未出现不稳定燃烧现象,验证了以掺氢天然气为基准气设计的热水器对天然气有着足够的兼容性;当热水器以界限试验气为气源工作时,均未出现黄焰、回火、离焰等不稳定燃烧现象,验证了以掺氢天然气为基准气设计的热水器具有良好的稳定性和适应性.     

红外线与大气式组合燃气灶的性能试验

对红外线与大气式组合燃气灶、大气式燃气灶的性能进行试验研究并对比分析,探讨2种燃气灶在达到基本相同加热能力的前提下,热负荷、热效率、一氧化碳排放量、氮氧化物排放量实测结果。红外线与大气式组合燃气灶具有高热效率、低污染排放的特性。     

带余热回收的完全预混中餐炒菜灶试验研究

对带有余热回收系统的完全预混中餐炒菜灶进行设计,将其作为试验对象,在额定热负荷30 kW条件下,确定中餐炒菜灶的最佳过剩空气系数、最佳冷水质量流量及最佳排风机电压。试验研究热负荷对燃烧器热效率、污染物排放量的影响,确定热负荷调节范围。中餐炒菜灶的总热效率分为燃烧器热效率、余热回收热效率。在额定热负荷(30 k W)、冷水质量流量为6 kg/min、排风机电压为3 V条件下,燃烧器热效率随着过剩空气系数减小而增大,烟气中一氧化碳、氮氧化物的体积分数均随过剩空气系数减小而增大。综合考虑相关标准对中餐炒菜灶烟气中一氧化碳体积分数的限值(0. 1%)以及燃烧器热效率,过剩空气系数取1. 038。在额定热负荷、过剩空气系数为1. 038、排风机电压为3 V条件下,余热回收热效率随冷水质量流量的增大而增大。由实测结果可知,换热器进出水温差随冷水质量流量的增大而降低。由于试验要求换热器进出水温差应控制在20℃左右,因此将冷水质量流量设定在5 kg/min。在额定热负荷、过剩空气系数为1. 038、冷水质量流量为5 kg/min条件下,中餐炒菜灶燃烧器热效率随排风机电压增大而减小。为保证燃烧器热效率,排风机电压取1 V。在过剩空气系数为1. 038、冷水质量流量为5 kg/min、排风机电压为1 V条件下,燃烧器热效率随热负荷增大而减小,烟气中一氧化碳体积分数、烟气中氮氧化物体积分数随热负荷增大而增大。热负荷在10. 32～33. 04 k W范围内,燃烧器工作正常,无回火、无脱火、无明显黄焰,燃烧器热效率及污染物排放量均满足标准要求,中餐炒菜灶有较宽的热负荷调节范围。     

高效节能家用大气式燃气灶的研究

从减少燃气灶烟气热损失方面,研究提高家用大气式燃气灶热效率的方法。通过采用火孔向内聚中分气盘和喇叭孔旋火火孔、加装半封闭燃烧室和减小排烟间隙等方法,可显著提高热效率,达70%以上。     

钢纤维掺量对混凝土性能的影响

采用干湿拌合法,将不同掺量的钢纤维掺入C40混凝土中,研究钢纤维掺量对混凝土坍落度、抗压强度和抗折强度的影响。实验结果表明:钢纤维掺量大于16 kg/m3时,混凝土坍落度随钢纤维掺量的增加明显降低,当掺量为40 kg/m3时,坍落度下降了35%;混凝土抗压强度随钢纤维掺量的增加呈先增大后减小的趋势,最佳掺量为32 kg/m3,抗压强度为57 MPa,比普通混凝土提高了20%;抗折强度随钢纤维掺量的增加而逐渐增大,并且二者有一定的线性关系,掺量为40 kg/m3时,混凝土抗折强度为8.35 MPa,比普通混凝土提高了45%。     

大功率家用燃气灶的数值模拟

采用数值模拟的方法,对燃气灶不同功率、不同一次空气系数的燃烧状况进行了模拟研究。揭示了大功率、高一次空气系数在现有燃气灶火孔形式下的燃烧情况。模拟结果表明,相同一次空气系数下,燃烧功率增大会增大锅架处的烟气流速波动范围和烟气高温区域范围;而相同功率下,不同一次空气系数对燃烧火焰形态影响较大,进而影响同一高度处的温度分布。为大功率高一次空气系数的家用燃气灶的设计及优化提供了参考依据。     

橡胶陶粒混凝土路用性能研究

研究了橡胶颗粒掺量、表面改性及聚合物等对陶粒混凝土柔韧性和路用性能的影响,结果表明:随橡胶颗粒掺量的增大,陶粒混凝土抗压强度、抗折强度、弹性模量均降低,但折压比增大,表现为塑性破坏形态;当橡胶颗粒掺量为20%、聚灰比为6%时,混凝土的抗压强度与基准混凝土相近,弹性模量略低,折压比明显增大,混凝土的抗冲击韧性和耐磨性等路...