介质阻挡放电等离子体的化学动力学效应研究

为了进一步揭示等离子体强化甲烷点火过程的化学动力学机理,设计和搭建了介质阻挡放电等离子体激励空气的实验系统,实验测量了在空气中介质阻挡放电等离子体激励器产生的发射光谱,利用光谱技术分析了等离子体激励空气产生的若干活性粒子,给出了零维均质点火模型以及敏感性分析和化学路径分析的计算方法,模拟了不同初始温度下NO和O₃对甲烷点火延迟时间的影响,并分析了活性粒子NO和O₃强化甲烷点火的化学动力学过程。研究表明：介质阻挡放电等离子体激励空气主要产生N₂和O₂的若干激发态粒子,并最终转化成存活时间较长的活性粒子NO_x和O₃,等离子体对甲烷点火过程的影响可以简化成活性粒子NO_x和O₃对甲烷点火过程的影响;CH₃的氧化速率决定了甲烷点火过程的快慢,在自点火过程中CH₃的氧化路径是反应式R155和R156,初始温度较低时R155和R156的反应速率慢,所以甲烷的点火延迟时间长;NO缩短点火延迟时间是由于CH₃的氧化路径由自点火过程中的反应式R155和R156改为反应式R327 CH₃O₂+NO=CH₃O+NO₂和R328 CH₃+NO₂=CH₃O+NO;O₃强化甲烷点火过程同样是由于O₃改变CH₃的氧化路径,从化学动力学上缩短点火延迟时间。     

燃气轮机合成气燃烧室动态特性的实验研究

本文针对一种燃用合成气的燃气轮机燃烧室,在以VXI总线为基础的测试平台上,进行了该型燃烧室的中压全尺寸动态特性实验研究,获得了燃烧室在点火及变负荷情况下的温度、压力、振动等重要参数的变化规律,对燃烧室动态压力信号进行了动态频谱及功率谱分析,初步探讨了影响合成气燃烧室稳定、高效、安全运行的相关因素及作用机理。     

HCl与NO对汞氧化反应影响的实验研究

本文介绍了汞污染实验研究系统的搭建及调试工作,并且利用小型固定床实验台,进行了HCl和NO氧化元素汞的均相实验,研究了HCl与NO浓度,以及温度等因素对汞的氧化过程的影响。结果表明,随HCl的浓度增高,其对汞的氧化性增强,且HCl和汞之间的气相反应过程与温度有密切关系;不存在HCl时,NO对汞没有明显的氧化作用;NO和HCl同时通入时,汞的氧化率均高于HCl单独作用时的效果,而在不同温度和气氛下,NO的促进作用存在差异。在实验基础上,本文提出了汞均相反应可能的反应路径。     

O2/CO2气氛下CO对煤焦异相还原NO影响的研究

为揭示O₂/CO₂燃烧过程中高浓度的CO对煤焦异相还原NO的影响,在1073 K温度下使用山西褐煤在卧式炉上进行了实验。分别对O₂/CO₂浓度比及CO浓度下NO的还原特性进行详细实验研究。研究结果表明:在O₂/CO₂气氛下,O₂浓度为30%时具有较高的还原率;相同O₂浓度下O₂/CO₂气氛较空气气氛NO还原率高,表明在CO存在的条件下,高浓度的CO₂会促进NO的还原;当CO浓度从1.5%逐渐升高时,NO的还原率逐渐降低,到CO浓度为5%时,NO还原率比没有加入CO时还要低,而在空气气氛下CO浓度的变化对NO的还原率影响较小。     

直接数值模拟浓度和温度分层下庚烷的点火

使用二维直接数值模拟方法研究HCCI发动机条件下浓度和温度不均匀性对庚烷点火过程的影响。计算中考虑了详细的组分输运过程、活塞运动带来的气体压缩效应以及简化的庚烷化学动力学机理。二维直接数值模拟展示了燃料的负温度系数(NTC)特性对点火过程的影响,结果表明浓度分层增加使得第二阶段点火延迟时间缩短;温度分层增加,点火延迟时间增加,与具有单一阶段点火特性的燃料相反。之后使用相同DNS程序计算了一维算例,发现初始温度在NTC以内,并且温度与浓度不相关时,浓度分层对点火过程起主导作用,浓度高温度较低的区域先着火;初始温度在NTC以外,并且温度与浓度负相关时,存在一个最容易着火的区域:浓度和温度都较高的地方先点火。     

利用甲醇氧化烟气中NO的实验研究

对利用甲醇氧化烟气中NO的反应开展了系统的实验研究。研究了反应时间、反应温度、甲醇用量比例、烟气中O2、SO2及夹带的固体颗粒对NO氧化率的影响。结果表明,在一定的条件下,甲醇能够氧化烟气中的NO;NO氧化率受反应时间和反应温度的综合影响,随着反应时间的增加,有效反应温度区域向低温方向移动,最大NO氧化率降低;随着甲醇用量比例的增加, NO氧化率增加;O2浓度增加可促进NO氧化;烟气中的SO2对反应有催化作用,可显著提高NO氧化率;烟气中固体颗粒的存在阻碍了自由基反应的进行,显著降低了NO的氧化率。     

城市干化污泥循环流化床燃烧过程中NO和N2O的排放特性

在15 kW循环流化床实验台上进行了城市干化污泥的燃烧实验,研究了污泥含水率、燃烧温度、过量空气系数、二次风比率等因素对NO和N₂O排放特性的影响。实验结果表明:污泥含水率从4.5%增加至17.5%时,NO排放浓度明显降低,N₂O排放浓度明显升高;燃烧温度升高,NO排放浓度呈上升趋势,N₂O排放浓度则呈下降趋势;增大过量空气系数会促进NO和N₂O的生成;提高二次风比率可以降低NO和N₂O的排放浓度。城市干化污泥在循环流化床燃烧过程中NO和N₂O的排放浓度高于污泥与煤混烧时的排放浓度,但燃料N向NO和N₂O的转化率低于与煤混烧过程。     

NO对燃煤烟气中汞形态分布影响的实验研究

在小型实验台上研究了NO对汞形态的影响。结果表明:在不含HC1气体的模拟烟气中,加入NO后转化率明显增加;较高浓度的NO会引起汞转化率下降但仍高于无NO的体系;随反应温度的升高汞的转化率逐渐降低;SO2的存在引起汞转化率升高。在含HC1的模拟烟气中,随反应温度的升高汞的转化率升高;SO2的存在引起汞转化率下降;NO的存在会提高汞的转化率。在一般烟气体系中, HC1可以促进汞的氧化;较高的O2浓度也可以促进汞的氧化。     

JP-10点火延时的激波管研究

在预加热激波管上测定了JP-10的点火延时时间．采用高精度真空仪直接测定注入激波管中JP-10蒸气压力，获得了JP-10气相浓度，解决了高碳数碳氢燃料点火延时激波管实验时管壁吸附影响燃料气相浓度确定的困难．采用压力传感器、单色仪和光电倍增管记录得到了完整的点火过程引起的压力变化和OH或CH自由基发射强度变化．自由基发射信号作为诊断点火发生的手段．当实验压力为151?556 kPa，温度为1000?2120 K，JP-10摩尔百分比为0.1%?0.55%，化学当量比为0.25、0.5、1.0、2.0时，获得了点火延时时间与实验温度、JP-10浓度、O2浓度的依赖关系，结果还表明，高温区和低温区呈现出不同的依赖关系．     

燃料型NO生成的实验研究

在二维平面射流中进行了燃料型NO的实验研究,采用在甲烷中加入NH_3的方法来模拟燃料氮。实验结果表明:实验过程中生成的NO主要是燃料型NO,热力型NO和快速型NO占排放的总NO的比例很小,同时随着NH_3的增加,NO迅速增加,并且NO浓度沿轴向呈双峰分布。