苟湘[1]2003年在《燃气燃烧的低NOx排放实验研究与数值模拟》文中研究表明本文在天津市重点自然科学基金项目(高效低NO_X排放燃气燃烧器的研究开发)的资助下，对燃气燃烧的低NO_X排放完成了实验研究和数值模拟，为低NO_X燃气燃烧器的开发提供指导。 首先建立了完善灵活的低NO_X燃烧实验系统，在实验系统上完成了燃烧温度、过量空气系数、预先加入一定量的水蒸汽、空气预热温度、对燃气预先进行微波处理、烟气再循环燃烧以及燃烧方式(扩散式与预混式)对NO_X生成的影响分析；采用PHOENICS 3.5软件进行了液化石油气燃烧的数值模拟。 本文通过实验得出了燃烧室出口NO_X的浓度随燃烧室出口温度的增加而增加。首次发现当过量空气系数低于0.75时，NO_X的生成量急剧增大。对目前普遍认为的分级燃烧和浓淡燃烧可以降低NO_X排放的提法给予补充，即对一次过量空气系数有一个最小值限定，不是小于1的任何值都可以，低于最小限定值将是不利的，而且一次过量空气系数有一个最佳值。最小值和最佳值要依据燃料而定。首次发现在燃气燃烧以前预加入少量水蒸汽能降低70％以上的NO_X排放，同时也大大降低CO和CH的排放。得出燃烧室出口NO_X的浓度随预热空气温度的增加而增加。发现经过微波处理后的燃烧能得到较可观NO_X浓度的降低。利用特殊设计的烟气再循环式燃气燃烧器做实验，发现得到较低的NO_X排放。利用PHOENICS3.5模拟出的燃烧室温度场和NO_X浓度场基本能说明实际分布状况。
王顶辉[2]2014年在《煤粉锅炉燃烧特性及降低氮氧化物生成的技术研究》文中研究表明火电厂是大气污染物烟尘、SO2和NOx的主要排放源之一。随着《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的实施,燃煤电厂如何达到排放标准成为克不容缓的问题,其中尤其以氮氧化物的排放标准最为严格。为了满足这一严格的排放标准,大多电站锅炉均采用炉内降低氮氧化物燃烧结合烟气脱硝技术来实现减排。本论文以燃烧神华煤的两个大容量锅炉为研究对象,分别进行了超临界直流锅炉、亚临界控制循环锅炉的低氮燃烧改造研究,利用数值模拟对旋流燃烧器墙式对冲锅炉和四角切圆锅炉的低氮改造方案进行优化,并通过实验研究进行验证与分析。首先论文以俄制800MW超临界直流锅炉为研究对象,针对旋流燃烧器两侧墙对冲燃烧的T型直流锅炉进行燃烧及NOx排放的数值模拟研究,分析数值模拟结果并结合锅炉实际运行状况,提出了针对这一特殊形式锅炉的低氮燃烧器加空气分级的改造技术方案。利用数值模拟对改造方案的燃尽风率、燃尽风喷口标高及主燃烧器标高进行优化,综合比较安全性和经济性推荐了改造方案。对800MW超临界直流锅炉的数值模拟研究中,着重分析了氮氧化物反应速率这一关键参数,分析了氧浓度、温度、焦炭反应速率与之的关系,揭示了炉膛内氮氧化物生成与还原的规律,找到了主燃区与燃尽区氮氧化物生成的控制因素,主燃区氧浓度是氮氧化物生成的控制因素,燃尽区温度是氮氧化物生成的控制因素。其次论文以某600MW亚临界控制循环锅炉为研究对象,针对燃用易结渣神华煤的四角切圆锅炉进行燃烧及低NOx排放的数值模拟研究。分析锅炉实际运行状况并结合数值计算结果,提出沿炉膛高度垂直方向空气分级和主燃烧区域水平方向空气分级的复合空气分级改造方案。对复合空气分级技术方案的数值模拟研究中,引入等势特征面分析法,着重分析氮氧化物生成速率这一关键参数,利用主燃区与燃尽区氮氧化物生成的控制因素不同的研究结果,进行复合空气分级技术方案的优化。论文同时分析了复合空气分级低NOx改造方案对四角切圆炉膛出口速度偏差及温度偏差的影响,以及对炉膛出口温度、煤粉燃尽程度的影响。上述600MW亚临界控制循环锅炉按照推荐的最佳改造方案进行了复合空气分级低NOx燃烧的改造,最后本文对改造后锅炉燃烧及NOx排放进行实验研究。实验比较改造前后炉膛出口NOx的排放值,同时实验研究了炉膛温度、锅炉效率、近壁区CO/H2S的含量,分析复合空气分级改造后炉膛内的燃烧特性及NOx减排效果,讨论复合空气分级改造对炉膛渣及高温腐蚀的影响。上述实验结果表明,推荐的最佳改造方案有效降低NOx排放的同时,合理配风,充分发挥宽调节比摆动式燃烧器的优势,使得锅炉煤粉燃尽程度虽稍有降低,但锅炉效率并没有降低。
李昊民[3]2016年在《部分预混燃气热水器燃烧性能的数值模拟和实验研究》文中认为随着人们对环境保护的日渐重视,天然气作为一种洁净能源,其开发和利用受到了广泛的关注。部分预混燃气热水器作为目前燃气热水器的主要形式,对燃气资源的高效利用具有举足轻重的作用。燃气热水器的效率的提高可以有效节约燃气资源。燃气热水器燃烧过程中产生的CO和NO_x会对室内外环境造成污染。因此高效低排放的燃气热水器设计一直是各方关注的焦点。本文首先根据部分预混燃气热水器的实际尺寸,建立了燃烧器、燃烧室和换热器叁个几何模型,建立了燃烧模型,化学反应动力学模型。利用fluent软件对部分预混燃气热水器进行数值模拟研究。其次,搭建了部分预混燃气热水器的实验系统,测试了不同水量、不同负荷下部分预混燃气热水器的CO、NO排放和热效率。实验数据和模拟结果与进行对比,验证了采用数值模拟方法研究部分预混燃气热水器的可靠性。最后,利用数值模拟研究了一次空气系数、过剩空气系数、大小火孔间距对部分预混燃气热水器CO、NO排放和热效率排放的影响,并且作出了优化改进。研究结果表明:在过剩空气系数一定的前提下,烟气中NO和CO含量随燃烧器负荷的降低略有减少;在过剩空气系数一定的前提下,一次空气系数在0.5~0.7之间时,烟气中NO含量变化不大,当一次空气系数达到0.8时,烟气中NO含量迅速增大。在一次空气系数0.6的前提下,烟气中NO含量随着过剩空气系数的增加逐渐降低;烟气中CO含量随着过剩空气系数的增加先快速下降,然后基本不变,在过剩空气系数大于5时,出现小幅回升。热效率随着过剩空气系数的增加逐渐降低;在一次空气系数、过剩空气系数、燃烧器面积一定时,烟气中NO和CO含量随着大小火孔间距的增加缓慢下降。对部分预混燃气热水器的设计参数提出了优化,一次空气系数取0.7为最优;过剩空气系数在1.6~2.3之间为较优;大小火孔间距由1.2 mm增加为1.4 mm,CO和NO排放减少。
邢双喜[4]2012年在《微小型燃气轮机径向旋流预混燃烧特性研究》文中认为微小型燃气轮机作为分布式供能的核心单元得到了越来越广泛的应用。为了降低燃气轮机的NOX排放,近几十年来各国大力开展低NOX燃烧技术研究,主要包括稀态预混燃烧技术、富燃-焠熄-稀态燃烧技术、催化燃烧技术和无焰燃烧等,其中稀态预混燃烧技术已在工业燃气轮机上得到成功应用,然而稀态预混燃烧过程中非常容易出现热声耦合振荡问题。热声耦合振荡中的低频高幅的压力振荡会干扰燃烧过程,增大污染物的排放,严重时会对整个燃烧系统造成结构性的破坏。本文通过数值计算和实验相结合的手段,研究了径向旋流预混型燃烧室的污染物生成与热声耦合振荡特性。本文中的径向旋流器采用切向方形进气通道产生旋流,在每条进气通道上游布置有一根开有多个喷孔的预混燃料喷杆,由喷孔流出后的预混燃料与来流空气经过旋流器进气通道进入预混通道内预混,并在预混通道和燃烧室内燃烧,径向旋流器中心处安装有值班喷嘴,用于稳定预混火焰。研究了叁种旋流强度(S1=0.81、S2=0.93和S3=1.03)、两种预混燃料喷射方向(离心喷射和向心喷射)、两种喷孔布置方式(A型：喷孔距旋流器端壁较远。B型：喷孔紧临旋流器端壁。)、两种喷杆周向位置(0°：喷杆位于进气通道正上方。10。：喷杆向进气通道压力面方向周向偏离10°。)和值班比(值班燃料量占总燃料量百分比)对燃烧室内流动特性和燃烧特性的影响。首先,本文通过叁维数值计算的方法研究了旋流强度、预混燃料喷射方向、喷孔布置方式、喷杆周向位置和值班比等参数对燃烧室内流动特性和燃烧特性的影响。研究发现,预混燃料采用向心喷射时的预混效果较好,采用离心喷射时则容易造成预混通道中心区燃料过富；预混喷孔采用B型布置时预混效果非常好,而采用A型布置时则造成预混通道中心处燃料浓度偏低,不利于火焰的稳定；喷杆位置对预混通道内的燃料分布影响明显,采用正对旋流器进气斜槽中心的0。布置时预混效果最好,而采用偏离10°布置时则造成预混通道内燃料分布呈现出中心和靠近壁面略高的形式；增大值班比有利于火焰的稳定,但会增加高温区范围,造成NOX排放的增加。然后,在设计建造的燃烧实验台上测试了结构参数(预混燃料喷射方向、喷孔布置方式和喷杆周向位置)和进气参数(进气温度、当量比、理论火焰温度、速度、值班比和压力)对污染物排放和热声耦合振荡的影响。研究发现：1)由结构参数造成的燃料在预混通道内的不均匀分布将增加NOX和CO的排放水平,并导致热声耦合振荡加强。预混燃料采用向心喷射、喷孔B型布置和喷杆0°布置时的NOX排放最低,且燃烧平稳,未出现强烈的热声耦合振荡问题；2)随着进气温度和当量比的提高,CO迅速降低,NOX逐渐提高,热声耦合振荡的声压级先增加后降低,并伴随有典型的分叉现象和迟滞现象；3)将进气温度和当量比统一用理论火焰温度Tad表示,对于预混良好的C_3结构燃烧室,在进气速度为34-46m/s,理论火焰温度为1600-1700K时,可使NOx和CO排放均小于10ppm@15%O2,且具有很好的稳定性,NOx正比于exp(0.01Tad)；4)随着进气速度的提高,CO近似线性增加,NOx近似线性降低,热声耦合振荡的声压级随着进气速度的增加先增加而后降低；5)提高值班比造成CO和NOx排放的同时提高,火焰稳定性提高,但在某一值班比附近热声耦合振荡的声压级会加强,随着值班比的增加声压级先增加而后突然降低；6)测试了进气压力分别为0.11和0.22MPa的工况,随着值班比的增加,进气压力对NOx排放的影响越来越显着,当值班比为0时NOx排放几乎不受进口压力的影响,而在值班比为15%时NOx排放则从17ppm@15%02提高到了25ppm@15%O2。最后,将上述最优的组合方案应用于国家863项目的某型燃机,对该燃机不同负荷下燃烧室的工作状态在常压下进行了模化性能试验。分别测试了值班点火和复合点火(值班喷嘴和预混喷嘴同时喷入燃料)两种点火方式下点火曲线,证明采用复合点火方式更加可靠。测试了熄火曲线,随着进气空气量的增大,吹熄当量比逐渐降低,当进气空气量为额定空气量的4.56%时,可在当量比高于0.038时成功点火和稳定燃烧,而当空气量增加到10%时,该当量比降到了0.019。设计状态下：燃烧室总压损失为0.063略大于0.05的设计目标；出口温度场分布OTDF为0.0327,RTDF为0.0214,满足OTDF小于0.2、RTDF小于0.08的设计要求；壁面温度最高不超过650℃,远小于材料允许的工作温度；纯预混工作方式下NOx排放不大于9.5ppm@15%O2,满足小于25ppm@15%O2的设计要求,而CO排放接近于零。本文系统的研究了预混燃料供给方式和旋流强度等结构参数和进气温度、当量比、理论火焰温度、速度、压力、值班比等进气参数对径向旋流预混型燃烧室的污染物生成和热声耦合振荡特性的影响,为开发微小型燃气轮机低污染燃烧室提供了技术支持,并且对稀态预混燃烧中的热声耦合振荡的形成机制方面的研究进行一定的补充。采用的径向旋流预混燃烧室具有极低的污染物排放和稳定的燃烧特性,基本满足863项目微小型燃气轮机低污染燃烧室的性能要求,具有广阔的应用前景。
张喜来[5]2012年在《蓄热式低温余热回收及其在工业窑炉上的应用》文中指出目前我国能源消费以煤为主,效率低且污染严重。提高天然气等清洁燃料的消费比例有利于优化我国的能源结构。与煤炭相比,天然气等价格相对较高,需要进一步提高其利用效率,最有效的方法是回收燃烧后烟气的低温余热。国外已经普遍使用冷凝式锅炉及热水器回收烟气中水蒸汽的冷凝潜热,有效地提高了燃气炉的热效率。但冷凝式锅炉和热水器用低温给水作为介质回收冷凝潜热,难以推广到其他类型加热炉上。本文提出利用助燃空气回收烟气的低温余热,该技术路线有更广的应用范围。通过热平衡计算,发现烟气温度低于一个临界值时,可以用助燃空气回收烟气中水蒸汽冷凝潜热,而高于该值时只能回收烟气的显热。过剩空气系数1.1时,天然气烟气的临界值在270℃左右,焦炉煤气烟气的临界值在260℃左右,过剩空气系数增大临界值升高。烟气低温余热的回收需要通过空气预热器完成,其内部属于气-气换热,传热系数低于气-液换热,且传热温差很小,若采用常规的管式、板式、热管式换热器,金属耗量大,成本高,很可能得不偿失。经过对比分析,本文采用蓄热式换热器作为冷凝式余热回收换热器,该换热器结构紧凑、效率高、耐腐蚀、布置灵活,可以满足回收烟气冷凝余热的要求。建立了一台蓄热式冷凝燃气实验炉,在空气预热器烟气进口温度250℃时可以将烟气出口温度降低到25℃左右的水平,水蒸汽冷凝余热得以回收,整个实验炉热效率按低位发热量计算可达106.7%。换向时间对蓄热式加热炉性能有重要影响,换向周期越短,热效率越高,且炉内、蓄热室内的温度波动减小,有利于加热炉稳定运行。预热空气温度升高后燃烧过程中NOx生成量增多,文中对两种空气分级燃烧器进行了实验研究,实验结果均显示空气分级燃烧可以有效降低燃烧过程中NOx排放。但两种燃烧器的最佳一次空气比例有所区别,说明该最佳值与燃烧器结构直接相关,设计中需要根据燃烧器特定结构分析确定。空气分级低NOx燃烧器不需要空气高速射流,阻力损失小。同时蓄热室内也采用了比较大的流通面积,降低了气体流速,减小了蓄热室阻力。整个蓄热式燃烧器阻力降低有效地解决了蓄热式加热炉炉压偏高问题。针对一台管式加热炉的节能改造,将蓄热式冷凝余热回收与传统烟气余热回收技术进行了经济性对比。结果显示蓄热式冷凝换热器比传统管式换热器成本低13.6%左右,且采用蓄热式冷凝换热器的管式炉比采用管式空气预热器的管式炉热效率提高3%,因此蓄热式冷凝余热回收系统具有明显的经济优势。在一台陶瓷梭式窑上进行了烟气冷凝余热回收工业应用,结果显示蓄热式冷凝余热回收技术可实现26.8%的节能量。并且采用蓄热式燃烧后炉内温度分布更均匀,产品质量得以提升。
汪凤山[6]2009年在《低NOx排放微型燃气轮机燃烧室的数值模拟及实验研究》文中研究说明近年来，随着分布式供能系统的发展，微型燃气轮机在我国得到了高度重视。燃烧室是微型燃气轮机的核心部件，高效低污染燃烧室是发动机排放性能先进性的体现。本学位论文的工作以国家863项目为依托，研究了100kW级微型燃气轮机低NOx排放燃烧室的设计方法，并对其流动、燃烧特性及NOx排放特性进行了数值模拟和实验研究。主要内容如下：1．研究了100kW级微型燃气轮机的低NOx燃烧室设计方法，该设计方法的特点是采用燃料径向分级、值班火炬稳燃、主燃料贫预混燃烧方式。这种设计在保持燃烧室稳定运行的基础上，增大了燃烧室头部空气量，降低了燃烧室高温区的火焰峰值温度，大大降低了燃烧室的NOx排放。2．采用叁维计算流体力学设计方法，对影响燃烧室性能及NOx排放的重要结构参数和运行参数进行了研究。揭示了进口温度、主燃区进气旋流强度、值班区进气旋流强度以及主燃区和值班区燃料配比对燃烧室流动、燃烧特性以及NOx排放性能的影响规律。研究发现，总压恢复系数随燃烧室进气温度的升高呈线性降低趋势，即进气从300K提高到873K，燃烧室冷态总压恢复系数从97．5％降到93．3％，影响十分显着；随着主燃区进气旋流强度的增加，燃烧室火焰峰值温度有所降低，燃烧室NOx排放浓度也显着降低。可见，适当提高燃烧室主燃区进气旋流强度有利于降低燃烧室NOx的排放；值班区进气旋流强度对燃烧室温度场影响不大，但当值班区旋流强度增加到一定程度时，值班区通道出口贴近内壁处速度较低，预混气流容易在该处形成回火，从而可能威胁到燃气轮机机组的安全性；燃料配比实验表明，随着值班区燃料量占总燃料量的比例增大，其NOx排放浓度急剧增加，影响十分显着。3．采用叁维计算流体力学方法对所设计的燃烧室进行了全尺寸数值分析，并根据数值结果对燃烧室的性能进行评估得到，设计燃烧室总压恢复系数达到93．3％，燃烧室出口NOx排放浓度约为15ppmv。4．建立了微型燃气轮机燃烧室实验台平台，对100kW级设计燃烧室的点火性能、燃烧室在额定工况下的燃烧特性以及部分变工况特性进行了常压模化实验研究。实验结果表明，所设计的100kW燃烧室点火可靠、燃烧效率为99．8％，总压恢复系数为92．2％，NOx排放为9ppmv，CO排放为16ppmv。通过实验结果与数值模拟结果的比较，发现二者在变化趋势上是一致，但具体数值上还有一定差别，这也说明燃烧流场模拟的复杂性，同时，实验和数值模拟结果的比较也表明本文数值模拟结果从工程应用角度看还是可行的。
马丁[7]2007年在《新型蓄热式（HTAC）辐射管加热装置的开发和优化》文中研究说明辐射管是热镀锌板生产线上重要的加热装置,在热镀锌板生产成本中,辐射管的能源消耗占了很大比重,应用高温空气燃烧技术(HTAC)的蓄热式辐射管具有高效节能和降低污染物排放的潜力,是燃气辐射管的发展方向之一。目前国内虽然已经研发出燃气蓄热式辐射管,但就其完整性和实用性上仍旧有很多关键性的技术值得进一步研究和优化。本文以热态实验为基础,对蓄热式辐射管的烧嘴结构、换向时间、蓄热体长度等进行优化设计,优化后的烧嘴结构能够较好地混合空燃气,从而均匀了辐射管的表面温度,使温差在30℃左右;对换向时间和蓄热体长度的选择,使烟气余热回收率在75%以上,同时对所采用的蜂窝式陶瓷蓄热体的蓄热特性和蓄热能力进行了分析和计算,认为其传热系数是常规金属换热器的1.6～5倍。实验过程中重点对降低NOx排放进行了研究。将低NOx燃烧技术与蓄热式燃烧技术有机的结合起来,开发出可靠、实用的工程技术,如内衬管、“十”字型插件等,并应用在蓄热式辐射管中,得到了较好的效果。在辐射管表面温度达到其工作温度以上时(>900℃),烟气中的NOx浓度能够降低到200×10-6以下。在实验研究的同时,结合数值仿真研究工作,丰富了对辐射管内燃烧过程的认识。对蓄热式辐射管内低NOx燃烧过程进行模拟,针对不同的低NOx燃烧技术,分析对NOx抑制效果的影响,具体研究了燃料与空气混合方式的变化、助燃空气中氧浓度的变化、分级燃烧中一次空气比例及一次燃烧区域长度的变化以及燃料及空气入口相对位置的变化对NOx生成的影响,研究结果为低NOx燃烧器的优化设计提供了理论依据。同时对人们关心的蓄热式辐射管内高温空气燃烧状态下的温度场、流场及组分分布进行了模拟研究,丰富了对高温空气燃烧技术的认识和理解。
陈曦[8]2016年在《环形燃烧室低排放设计研究》文中提出当今世界对发动机的排放标准越来越苛刻,低排放成为燃烧室先进性的重要性能指标之一,设计先进低排放燃烧室也变得十分有必要的。对燃气轮机燃烧室排放物NOx来说,最主要的影响因素包括反应区温度和过量空气系数,对低排放燃烧室进行设计时,常用的降低NOx手段也是控制这两方面参数。但是,传统的燃烧室结构设计主要借助于经验、半经验公式,具有研制周期长、费用高、可移植性差等缺点。若能够利用化学反应器网络法对低排放燃烧室的流场组织进行初步设计,优化燃烧室配气方案,就可以通过控制燃烧场内各反应区域的过量空气系数实现控制反应温度、降低NOx生成的目的。并且对流场的一维设计可以在零维和叁维之间提供一个中间环节,对零维参数和叁维结构设计进行修正和指导,实现零维、一维和叁维设计之间的互相指导和修正,最终通过叁维燃烧流场数值模拟结果的对比分析确定燃烧室详细结构设计,并对其进行性能分析和优化。这种低排放设计方法可以代替传统设计方法中进行反复试验的过程,不仅节约设计成本,还可以缩短设计周期。若想使这种零维、一维和叁维互相指导和修正的低排放燃烧室设计方法能够高效准确地完成低排放燃烧室设计,还需解决很多问题。如:一维设计中怎样控制反应区过量空气系数来实现降低NOx的目的;一维设计得到的配气、反应区体积等结果,能否在叁维设计中实现;调整叁维结构以满足一维设计结果时,主要影响的零维参数有哪些;如何能简化这一调整优化过程,使叁维设计能够快速满足低排放的要求等等。在对燃烧室叁维结构的反复调试修改设计过程中,如果采用参数化建模方法建立燃烧室几何模型和网格划分,则可以简化叁维结构设计优化过程中的数值计算预处理工作,更有利于节省设计优化研究工作的时间。但是燃烧室这样复杂结构的参数化建模还处于探索阶段,要实现低排放燃烧室的参数化建模需要克服种种困难。针对这些问题,本文进行了以下几方面的研究工作:1.建立了一个燃气轮机燃烧室参数化建模系统,包含旋流器和火焰筒两种燃烧室部件,拥有清晰完善的菜单和窗口设计,可以完成旋流器和环形燃烧室火焰筒部件的参数化几何建模,燃烧室模型修改和更新只需要几分钟,相比传统燃烧室建模方法节约了99%的时间。2.提出了多维交互式低排放燃烧室设计方法,根据给定的燃烧室燃料和空气等数据,使用该方法通过改变反应区过量空气系数控制NOx生成量,设计了一个低NOx排放燃烧室结构方案。具体包括:(1)借鉴传统的经验公式,对燃烧室进行了初步的零维设计。进行了燃烧室热力参数计算、燃烧室整体尺寸的气动计算以及各部分进气量的经验估计,得到常规燃烧室的初始零维参数设计。(2)采用CRN方法对低排放燃烧室进行一维设计分析。对流场进行网络分区。通过分析反应区不同过量空气系数对NOx生成量的影响,确定燃烧室排放量最低时的最佳空气配比,运用微元法确定燃烧室的有效燃烧体积,计算一维特征长度。(3)利用参数化建模系统,以一维设计的配气方案和特征长度为指导,对零维设计的参数进行修正,建立不同结构的燃烧室几何模型。对比不同结构的燃烧室叁维燃烧流场性能,最终确定一种低排放燃烧室结构。证实这种多维交互式低排放燃烧室设计方法相较传统的反复试验调试的设计方法是可行且更节省时间的。3.通过分析影响回流区的部分参数,得出了旋流器旋流数和回流区体积之间的关系,并拟合成一个多项式表达。确定了回流区体积和环流区体积之间的比例关系。4.定义了一个面积-流量系数af,在结构设计中使用并验证了该系数的准确度。该面积-流量系数可以从一维设计结果中快速计算出叁维几何模型的进气孔尺寸参数,大大节省了叁维设计中反复调试进气量的工作,提高了叁维设计的准确度。
宋在乐[9]2007年在《天然气扩散燃烧炭黑生成及与火焰辐射和NO_X排放相互作用研究》文中研究指明天然气作为一种清洁能源,在我国随着“西气东输”工程的进展和对环境保护的重视,其开发和利用得到了快速发展,但是在电站锅炉燃烧过程中仍然存在两个重要问题:一是天然气火焰辐射力弱造成水冷壁吸热不充分,导致过热器和再热器超温;二是天然气燃烧过程中的氮氧化物排放也是一个迫切需要解决的问题。要从根本上解决这两个问题,就必须从研究其生成机理入手,分析燃烧条件改变对火焰辐射和NOX排放的影响,为选择合理的燃烧方式提供理论支持。本文通过研究发现,当预混度较低和环境温度较高时,天然气火焰中生成的炭黑会大大强化火焰的辐射传热能力,在降低火焰温度的同时使热力型NOX的生成量下降;而且炭黑还会还原火焰中已经生成的NOX。本文首先建立了完善灵活的燃气燃烧NOX测量试验系统,在试验系统上完成了不同预混度、不同环境温度和不同燃气流量对甲烷火焰和液化石油气火焰NOX生成的影响分析。研究结果表明,对于甲烷火焰和液化石油气火焰,存在一个临界环境温度,在临界环境温度以下,NOX生成量随预混度的变化规律按生成机理可以分为叁个阶段:先是快速型NOX起主导作用,然后是快速型NOX和热力型NOX共同起作用,最后是热力型NOX起主导作用;在临界环境温度以上,始终是热力型NOX起主导作用。研究还表明,在一定环境温度范围以内,全扩散或低预混度时,NOX生成量和环境温度基本上是二次函数的关系,全预混或高预混度时,NOX生成量基本上不随环境温度变化;当燃气流量变化时,在预混度的整个变化范围之内,NOX排放可以用统一形式的五次多项式表示。本文还研制了微型天然气燃烧装置并与FTIR进行了联机调试,利用FTIR发射-透射技术,借助于傅立叶变化红外光谱仪在线测量了不同预混度和不同环境温度条件下甲烷火焰的温度和总辐射力。试验结果表明,在大气环境中,改变预混度使炭黑在火焰中的生成位置发生了改变;使外焰处的火焰温度和总辐射力发生了改变;使火焰的整体辐射力水平发生了改变;但是对火焰的整体温度水平影响不是很大。研究还表明,在封闭空间中,环境温度升高使火焰温度下降;预混度较低时,环境温度的改变对火焰温度的影响比较明显;而预混度较高时,环境温度的改变对总辐射力的影响比较明显。最后,全文在综合NOX测量试验和FTIR测量试验的基础上,全面分析了燃烧条件改变对甲烷火焰中炭黑生成、NOX排放和总辐射力的影响并对叁者之间的相互关系作了合理的解释。
成珊[10]2012年在《多段式自预热燃烧器设计、模拟及实验研究》文中研究指明本课题以低热值燃料的洁净高效利用为背景，结合无焰燃烧的技术优势和实现途径，设计了一种适应高炉煤气的多段式自预热燃烧器及其实验测试系统，并对其进行了包括冷态流场、压力及热态燃烧、排放特性的CFD数值模拟及实验研究工作。首先，总结了各种新型燃烧技术及其原理，设计了基于烟气回流预热空气及燃料的多段式自预热燃烧器，提出几种典型预热室结构方案。并根据其特殊结构，在经过设计计算和方案优化后，确定了整个实验系统的设计方案，包括工业锅炉本体、鼓引风系统、冷却系统、测量系统、数据采集处理系统和控制及报警系统共六部分，最后根据此方案建立了实验系统。其次，进行了多段式自预热燃烧器相关的数值模拟工作。分析了基本控制方程、湍流模型、化学组分输运和反应模拟方法、辐射模型和NOx形成模型的理论基础与分类，并采用参考文献及比较的方法选取了适合本研究的模型方程。描述了本研究采用的边界条件和选择的物性参数，以及本研究中初始化及最终计算结果的收敛判定准则，并给出了烟气卷吸率的理论及计算方法。根据所设计燃烧器的不同燃烧室、预热室结构，建立了各种物理模型，并选择合适的网格划分方法。对燃烧室、预热室分别进行流动及传热、燃烧研究，得到了最佳燃烧室半径长度比，并对比分析了不同预热室结构时，烟气卷吸率、燃烧温度场、燃烬率和NOx生成量。从数值模拟角度验证了使用该燃烧器时实现低热值燃料无焰燃烧的可行性。最后，进行了多段式自预热燃烧器实验研究工作。在冷态实验中，测量采用多段式自预热燃烧器与传统燃烧器时燃烧室内的速度分布与压力分布；观察气体射流回流区；分析流动、卷吸规律。热态试验中，测量燃烧室内的温度分布；获得不同结构燃烧器、不同负荷工况、不同过量空气系数工况下燃烧时，燃烧温度场分布特性。最后，结合数值模拟结果，对燃烧器使用中的燃烧特性及污染物排放特性进行综合比较，并得出最后结论：本燃烧器的设计使高炉煤气实现了无焰燃烧，满足了高效低污染燃烧的目的，证明了利用本燃烧器进行无焰燃烧特性研究的可行性，为今后更加深入和细致的研究奠定了理论与实验基础。
参考文献：
[1]. 燃气燃烧的低NOx排放实验研究与数值模拟[D]. 苟湘. 河北工业大学. 2003
[2]. 煤粉锅炉燃烧特性及降低氮氧化物生成的技术研究[D]. 王顶辉. 华北电力大学. 2014
[3]. 部分预混燃气热水器燃烧性能的数值模拟和实验研究[D]. 李昊民. 天津大学. 2016
[4]. 微小型燃气轮机径向旋流预混燃烧特性研究[D]. 邢双喜. 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）. 2012
[5]. 蓄热式低温余热回收及其在工业窑炉上的应用[D]. 张喜来. 华中科技大学. 2012
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