多孔介质燃烧-换热器NOx排放的二维数值研究

通过二维单温模型,考虑甲烷燃烧的详细化学反应机理,数值研究多孔介质燃烧-换热器内的燃烧、传热和NO排放规律.研究主要工作参数过量空气系数和燃烧器功率对氮氧化物排放的影响.结果表明,过量空气系数和功率对NO排放有显著的影响.功率一定时,过量空气系数由1.12增大到1.42时,NO体积分数由3.9E-5减少到1.8E-5....     

CNG发动机火核形成和发展的三维数值模拟研究

本文利用三维燃烧模型对CNG发动机的燃烧过程进行数值模拟,研究过量空气系数的循环变动对CNG发动机火核形成和发展及燃烧各阶段的影响。研究结果显示,过量空气系数的变动对初始火核参数的影响非常小,对燃烧过程三个阶段的影响程度也不同。主燃烧阶段受过量空气系数的变动的影响最大,火核形成和发展阶段受过量空气系数的变动的影响很小。过量空气系数的变动不是火核形成和发展产生变动的主要原因。     

进气温度对微燃机燃烧室燃烧特性的影响分析

本文通过实验研究了在保持微型燃气轮机燃烧室出口排气温度不变的情况下,改变进口空气温度对燃烧室燃烧特性的影响.结果表明,随着燃烧室进气温度的增大,燃烧效率提高,燃烧室出口温度不均匀性系数减小,热阻增大,总压恢复系数有所降低.同时,实验结果还表明,随着燃烧室进口空气温度的增大,燃烧室出口处CO及未燃烬碳(UHC)排放浓度显著降低,但NO排放浓度则增大.根据实验结果,本文还分析了进气温度的改变对燃烧室燃烧特性的影响规律,为今后微型燃气轮机燃烧室的研制及改进提供了参考依据.     

壁面渗透燃烧微燃烧器结构参数优化实验研究

针对一种圆柱多孔壁面组织渗透燃烧微尺度燃烧器,本文在甲烷/空气不同燃料当量比和混合气流量下,对比实验了关键参数燃烧室内径(d)和燃烧室高度(h)变化对燃烧器性能的影响.结果表明随燃烧室内径减小,吹熄极限速度显著下降,烟气平均温度升高,同时壁面温度下降;燃烧室高度减小,可燃烧极限当量比和淬熄极限速度均增大;在高径比h/d接近1时,烟气平均温度最高,壁面最高温度不变,大流量下壁面温度降低更快.因此,当缩小壁面渗透微燃烧器时,为防止燃烧效率降低和热损失增加,应优先缩小内径并保持高径比接近1.0.     

3MW_(th)富氧燃烧煤粉锅炉的数值模拟研究

以国内首台3 MW_(th)富氧燃烧煤粉锅炉为研究对象,借助CFD软件对煤粉空气燃烧和富氧燃烧工况进行数值模拟研究。通过与实验结果对比发现,模拟得到的炉膛温度分布、换热量以及出口组分与实验测量结果吻合,这表明本文使用改进的辐射特性模型以及4步化学反应机理能够很好地预测炉内温度、传热以及烟气组分分布。通过模拟研究,对比分析了空气燃烧与富氧燃烧的炉内特性。研究结果表明:富氧燃烧时,CO_2的显著增加使得燃烧器区域出现高浓度CO;富氧燃烧的整体温度分布与空气燃烧相似,但峰值温度有较大的降低;炉内辐射传热较空气燃烧略有下降。     

引射式甲醇燃烧器大负荷变动自适应配风特性

针对最优结构的甲醇混合燃料引射式燃烧器,完成了大范围负荷变动下自适应配风特性实验研究,获得了燃烧器的实际配风特性及燃烧特性,并验证了数值研究结果.结果表明:最佳结构的甲醇混合燃料引射式燃烧器可实现大范围负荷变动下燃烧器的自适应配风,且燃烧稳定.当燃烧器负荷从25%~120%变化时,摩尔引射系数随着燃烧器的负荷增加而少量减小,引射系数变化率为6.3%,燃烧效率能保持在99.2%以上。当燃烧器负荷小于40%时,燃烧温度随着燃烧器的负荷增加而增加,当负荷大于40%时,燃烧火焰温度基本稳定在1650 K。     

高温空气燃烧NOx排放特性的试验研究

通过两种结构烧嘴的热态燃烧试验对比,研究了烧嘴结构、燃气射流速度、过量空气系数对高温空气燃烧过程氮氧化物排放的影响特性。研究结果认为:在燃气喷口两侧布置两个矩形空气喷口的烧嘴,氮氧化物排放量低于圆形空气喷口烧嘴;随着燃气射流速度的提高,高温空气燃烧过程排放的氮氧化物逐渐减少。与普通燃烧过程不同的是,随着过量空气系数的提高,在一定范围内高温空气燃烧的氮氧化物排放量不断增加。分析认为,高温空气燃烧氮氧化物排放量与火焰体积、炉内氧气与燃气混合过程以及燃气射流和空气射流对炉内烟气的卷吸量有关。     

空气/天然气λ对QHCCI燃烧过程影响的研究

本文采用天然气气口顺序喷射、柴油引燃方式实现了基于天然气的准均质压燃着火燃烧过程（ＱＨＣＣＩ），本文研 究了气口喷射天然气／空气过量空气系数（λ）ＱＨＣＣＩ对燃烧过程的影响，分析了各种排放产物及燃油经济性同过量空气 系数（λ）、停缸数和引燃柴油量的关系。通过燃烧优化，发动机ＮＯｘ、颗粒和ＮＭＨＣ排放均达到了欧Ⅱ排放指标。     

多功能旋流燃烧器的工业性试验研究

秦皇岛热电厂2＃锅炉燃烧不稳定、燃烧效率低等问题主要是由于燃烧器的一次风管道结构不合理造成的。本文采用多功能旋流燃烧器的设计思想对旋流燃烧器进行了技术改造和工业性试验研究。结果表明,改造后的旋流燃烧器其着火点提前,并且仅改造6只主力燃烧器就可以使锅炉在50％负荷时达到不投油而稳定燃烧,排烟温度、飞灰含碳量和NOx排放量明显下降。     

燃气轮机燃烧室空气加湿燃烧的实验研究

空气加湿燃烧是HAT循环的关键技术。本文通过中压全尺寸燃气轮机燃烧室空气加湿燃烧实验,研究了加湿度对燃烧特性的影响。实验中发现,燃烧室内温度分布、出口温度场、污染物生成(即NOx、CO、UHC)及燃烧稳定性都受到加湿度的影响。研究结果表明,空气加湿燃烧导致NOx排放显著下降, CO和UHC排放略有上升,燃烧室中压力振荡的频谱产生了变化,燃烧室出口温度场畸变加剧。作者从水蒸气影响燃烧的机理出发对实验结果进行了分析和解释。     

利用火焰发射光谱来研究汽油机的燃烧过程

本文用一套精密的光电转换系统，采集了一台汽油机燃烧过程中火焰辐射在可见光到近紫外波段内的光谱，探测到了燃烧中间产物ＣＨ、ＣＮ、Ｃ２、Ｈ２Ｏ等的特征光谱，并分析了这些产物在燃烧过程中的变化规律，以及随过量空气系数，缸内压力的变化．实验结果表明，汽油机三个不同的燃烧阶段具有不同的燃烧光谱特征：着火过程中，存在着大量的处于激发态的分子、原子、离子、自由基等活化中心的束缚态光谱，随着燃烧发展，ＣＨ、Ｃ２自由基的光谱强度明显加强；当减小过量空气系数时，光谱强度变弱并且着火延迟期增长；自由基特征光谱的光强变化曲线可以反映它们在燃烧过程中的浓度变化．所以火焰发射光谱是实时检测燃烧中间产物，特别是ＣＨ、Ｃ２等有害排放物变化规律的有效手段，可以为分析、模拟燃烧过程，控制排放提供有用的实验数据．     

甲烷在逆流换热微燃烧器内催化燃烧的数值模拟

本文联合使用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-空气混合物的当量比为0.4,燃烧器外壁面与环境采用对流换热边界条件。计算结果表明,同时采用逆流换热和表面催化燃烧可以实现常规方法无法实现的甲烷稳定、高效转变。     

磁场对液化石油气燃烧性能影响的研究

本文报告了经磁场处理后的液化石油气燃烧热效率的改变情况．液化石油气经恒磁场处理后，再送入燃烧器（炉具）燃烧，可提高燃烧的热效率，从而达到节气的目的．实验结果表明，经适当的磁场处理后的燃烧热效率比没经磁场处理时提高了３－５％，节气率为４－７％．     

基于甲烷燃烧的热电转换特性实验研究

本文介绍了基于温差热电转换原理的小型燃烧温差热电转换系统,并通过实验研究了小型甲烷燃烧器的性能特点,并对影响温差发电系统发电性能的因素进行了研究分析.实验表明:小型燃烧器工作稳定可靠,可燃流量范围和着火当量比范围较宽;负载电阻、当量比、输入能量(燃料流量)以及外界换热条件都会对系统的功率输出和效率产生明显的影响.实验中获得了最高569 mW的功率输出和0.55%的系统发电效率.     

微型火焰管中燃烧的研究

提出了一种新型的微动力机电系统观念,即微型热光电 TPV(thermo photovoltaic)系统。微型燃烧室是微型TPV系统中最重要的部分之一。为了获得较高的能量转换效率,需要使燃烧器壁面四周处于较高且分布均匀的温度状态。尺寸效应对微型燃烧室中的持续燃烧带来了很大的影响。为了分析微型燃烧器中燃烧的可行性和有关影响因素,在不同工况下进行实验。结果表明,在一定的流量和混合比范围内,可以在微型火焰管内维持稳定的燃烧,高温能够在燃烧室四周均匀分布。     

连续式蓄热燃烧系统的实验研究

针对火焰切换式蓄热燃烧系统的不足和自蓄热燃烧器存在的问题,本文提出新的连续式蓄热燃烧技术方案,采用蓄热燃烧专用切换阀技术,开发出新型连续式蓄热燃烧系统。实验结果表明,该系统中单个燃烧器可以实现蓄热状态下的连续燃烧,炉内温度波动幅度变小,彻底改变了原自蓄热燃烧器存在的气流"短路"现象。     

管状燃烧器中低热值预混气的燃烧特性

实验研究了低热值CH₄/N₂/Air预混气在旋流管状燃烧器中的燃烧以及污染物排放特性。固定过量空气系数为1.17,通过调节N₂比例得到热值在3.6～5 MJ/m³之间的低热值预混气。结果表明,管状火焰半径随预混气热值降低而减小,当热值小于一定值时,燃烧器的燃烧效率急剧下降,烟气中CO含量大量增加,但NO_x含量始终很低。     

利用火焰发射光谱来研究汽油机的燃燃过程

本文用一套精密的光电转换系统，采集了一台汽油机燃烧过程中火焰辐射在可见光到近紫外波段内的光谱，探测到了燃烧中间产物ＣＨ、ＣＮ、Ｃ２、Ｈ２Ｏ等的特征光谱，并分析了这些产物在燃烧过程中的变化规律，以及随过量空气系数，缸内压力的变化。实验结果表明，汽油机三个不同的燃烧阶段具有不同的燃烧光谱特征：着火过程中，存在着大量的处于激发态的分子、原子、离子、自由基等活化中心的束缚态光谱，随着燃烧发展，ＣＨ、Ｃ２自     

H2/n-C4H10/Air预混气在Swiss-Roll燃烧器中的催化燃烧特性

在微尺度催化燃烧中,由于燃料和氧气对于催化剂表面活性位的竞争,导致了可燃下限为富燃的情况。为了提高燃料利用率,拓宽可燃范围,本文在正丁烷/空气的混合气中加入一定量的氢气,在Swiss-roll燃烧器内研究了氢气/正丁烷/空气预混气的燃烧特性。结果表明,氢气能够有效拓宽正丁烷的可燃范围,可燃下限能够低于1,以贫燃的条件实现高燃料利用率。对于稳定燃烧温度的实验结果表明,燃烧器最高温度出现在富燃料一侧。     

双层多孔介质内预混燃烧的实验和二维数值模拟

对双层多孔介质燃烧器内丙烷/空气预混燃烧进行实验和数值研究.实验对多孔介质燃烧器内固体温度场分布进行测量分析;数值计算利用商业软件FLUENT6.2,通过添加用户自定义标量方程和用户自定义函数,对有壁面散热的双层多孔介质内预混燃烧进行了二维模拟,并与实验结果进行了比较.结果表明,双层多孔介质燃烧器具有良好的稳定燃烧范围和较低的污染物排放;壁面散热对多孔介质燃烧的影响不可忽视.