葡萄树枝烟气气氛下热解气化特性研究

以葡萄树枝为研究对象,采用热重-傅里叶变换红外光谱（TG-FTIR）联用技术,研究了反应气氛和升温速率对其热解特性的影响。结果表明：在烟气气氛（80% N₂、15% CO₂、5% O₂）下,DTG曲线在80、350和800℃温度附近存在3个明显失重峰,而在氮气气氛下仅存在80和350℃左右2个失重峰;升温速率为30℃/min时,氮气气氛下样品失重率达80%左右,而烟气气氛下达到95%。说明烟气气氛可提高葡萄树枝转化率,促进热解气化反应的进行。升温速率对生物质热解气化过程有双重影响,提高升温速率有利于葡萄树枝挥发分析出,促进热解气化反应进行,但容易引起葡萄树枝炭结焦,进而影响热失重的进程。热解析出产物采用FTIR分析,结果表明：不同热解阶段气体析出产物及析出量差别很大,且不同热解产物的析出特性由葡萄树枝样品内部官能团的重组、断裂引起。360℃时热解析出的气相产物种类最多,主要包括CO、CO₂、H₂O和CH₄等小分子气体,以及醛类、烃类、羧酸类等大分子物质。     

气泡雾化旋流燃烧过程的数值模拟研究

利用概率密度函数模型(PDF),针对不同空气旋流强度下气泡雾化喷嘴出口下游庚烷雾群的燃烧过程进行了数值模拟研究.研究结果表明:随着空气旋流强度的增加,中心回流区逐渐向上游移动,且回流区长度减小、径向扩张,而角回流区则逐渐消失.适度提高空气旋流强度有利于强化离散相与连续相之间的混合过程,但过大的空气旋流强度将造成未蒸发的雾颗粒穿透剪切边界层,进入回流区内,造成不完全燃烧,甚至发生脱火.随着空气旋流强度的增加,火焰高温区域将逐渐前移,火焰张角有所增大;燃烧产物中CO的浓度随燃烧温度的提高有所降低,而NO的浓度则大幅提高.本文研究的气泡雾化喷嘴,匹配旋流数S=0.8~1.41的配风装置可以取得较好的燃烧效果.     

柱状燃烧室内旋流喷雾过程的数值模拟

采用Eulerian-Lagrangian方法对不同空气旋流强度下柱状燃烧室内的旋流喷雾过程进行了数值模拟.空气旋转射流将诱使燃烧室内产生中心回流区和角回流区,随着旋流数S的增大,中心回流区呈轴向缩短、径向膨胀的趋势,而角回流区则逐渐减小.喷雾射流与中心回流边界层内,存在强烈的动量交换,随着轴向距离的增加,两相平均速度由多峰分布逐渐转变为单峰分布;随着旋流数S的增大,中心回流对喷雾射流的压迫作用有所减弱.旋流数S过小将造成小颗粒碰壁、燃料高浓度区集中于燃烧室前部,旋流数S过大则导致大颗粒穿透混合边界层、燃料高浓度区严重后移,都可能恶化燃烧效果.对于气泡雾化喷嘴,选取S=1.41的旋流配风装置可以取得良好的空气/液雾混合效果.     

甲烷化学反应机理对预混火焰温度计算的影响分析

利用COSILAB软件,在预混当量比1.05～1.60,分别对GRI-Mech 2.11、GRI-Mech 3.0、Konnov和San Diego四种甲烷与空气化学反应机理进行了一维对冲部分预混燃烧计算,并与文献中的试验结果进行了对比。结果表明,在预混当量比1.35～1.50,GRI-Mech两种机理和另两种机理计算所得预混侧火焰温度存在明显差别,而Konnov和San Diego计算结果比较接近。并在四种机理反应进程中,通过对OH和CH_3在甲烷热解中差异性的分析,阐述了火焰温度计算出现差异的原因。     

孔隙结构对水冷燃烧器燃烧换热特性的影响

针对天然气等高热值气体燃烧时氮氧化物排放高和多孔介质烧蚀问题，设计开发了变孔隙多孔介质燃烧试验系统，研究了燃烧室内沿横向孔密度变化的孔隙结构对多孔介质中燃烧换热的影响．结果表明：燃烧室内平均孔密度相同条件下，孔密度沿横向由内而外先阶跃增加再阶跃减小的孔隙结构有利于燃烧放热沿冷却边界方向的传递，该燃烧室内整体温度低，从燃烧室中心截面处沿冷却边界方向的温差最大达568℃，多孔介质燃烧器的温升速率最小为16.2℃/min，平均传热系数最大为656.6 W/(m²·℃)；横向孔密度变化的6种燃烧室内芯结构采用水冷方式降低了燃烧室温度，NO排放都可以达到20 mg/m³以下，而CO最高也仅有60 mg/m³.