火花点火激发均质压燃燃烧过程的模拟研究

本文对火花点火激发均质压燃SICI燃烧过程进行了建模,利用发动机试验进行了模型验证,模型能较好地描述混合气被点燃压燃的过程。通过三维数值模拟与解析,对比了纯均质压燃HCCI燃烧模式和SICI燃烧模式下的燃烧过程,分析了SICI燃烧的特点。结果表明,SICI燃烧过程中存在多阶段着火,燃烧呈现出顺序放热。SICI燃烧热效率高,NO_x排放低,是一种汽油机有潜力的燃烧方式。     

混氢改善汽油机稀燃性能的试验研究

针对汽油机稀燃条件下循环变动大,燃料燃烧不充分的问题,本文在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上就混氢对改善汽油机稀燃条件下燃烧与排放性能的作用进行了试验研究。在发动机1400r/min,进气道绝对压力为61.5 kPa的条件下,就1%与3%两种进气混氢体积分数对稀燃汽油机燃烧与排放特性的影响进行了研究。试验结果表明,稀燃时发动机制动热效率随混氢分数增加而提高;滞燃期与速燃期随混氢分数增加而缩短;发动机稀燃极限所对应的过量空气系数由原机的1.45提高至混氢1%与3%时的1.55和1.96。混氢后发动机HC与CO排放降低,但NO_x排放有所升高。     

甲醇柴油比对二元燃料燃烧与排放特性的影响

在六缸电控单体泵增压中冷重型柴油机进气管上面布置电控甲醇喷嘴,采用柴油引燃甲醇均质混合气的二元燃料燃烧模式,开展了高甲醇柴油比的二元燃料燃烧特性与排放特性试验研究。研究结果表明;随着醇柴比的增加,二元燃料的滞燃期增加,放热率峰值、最大缸内压力和压力升高率峰值都变大;未燃HC和CO排放上升,NO_x排放则先下降后上升;烟度与颗粒物浓度排放都下降,低负荷下醇柴比为4.0时效果尤其显著;大负荷时二元燃料燃烧时热效率明显提高。     

压缩比对双燃料燃烧全工况特性影响试验研究

在产品级重型多缸机上对三种不同压缩比条件下的汽柴油双燃料燃烧在全工况平面内进行了优化,重点分析了压缩比对双燃料燃烧全工况范围内燃烧和排放特性的影响,提出了双燃料燃烧在全工况范围内应用的高效清洁燃烧控制策略,并研究了柴油氧化催化器(DOC)对THC和CO排放的净化效果。结果表明:小负荷采用活性控制压燃(RCCI)燃烧模式,中高负荷采用均质混合气引燃(HCII)燃烧模式能够实现汽柴油双燃料全工况范围内的高效清洁燃烧。降低压缩比能够有效拓展中高负荷的最高汽油比例,获得更低的NO_x和Soot排放。使用DOC能够有效净化双燃料燃烧各个工况的THC和CO排放。通过使用上述高效清洁燃烧控制策略以及简单后处理装置DOC,汽柴油双燃料燃烧的NO_x、Soot、THC和CO四项排放物在欧洲稳态循环(ESC)测试中的综合比排放均能满足国5法规,而且综合比油耗与原机纯柴油模式处于同一水平。     

准二维狭缝ODPP/OESC的研究分析

针对准二维狭缝燃烧系统,进行了扩散燃烧、预混燃烧、空气部分预混燃烧以及稀氧部分预混/富氧补燃(ODPP/OESC)等燃烧技术的排放特性对比;并进行了稀氧部分预混/富氧补燃技术中不同预混氧浓度、不同补燃氧浓度、不同预混当量比以及不同补燃位置火焰的燃烧特性以及污染物的生成特性的对比分析。研究结果表明,ODPP/OESC的燃烧工艺,能够有效地实现燃烧过程中高效率和低排放的双优化,随着预混当量比的增大以及后期补燃位置的增大,快速型NO_x生成比重明显增大。     

四气门发动机可变涡流稀薄燃烧特性研究

本文研究了可变涡流对四气门发动机稀薄燃烧特性的影响情况。在稀薄燃烧情况下,发动机负荷大小对CO和HC排放的影响不大,对NOx排放的影响主要表现在对13～17空燃比范围内NOx排放的影响,负荷越大,NOx排放越大;对空燃比小于13或大于17以后的NOx排放影响较小。阀片位置对发动机排放特性的影响较小,对发动机的燃油经济性存在一定影响,这是因为不同阀片位置的进气涡流比不同所致,同时也表明较强的涡流运动对燃油经济性更有利。涡流运动在不同转速条件下对发动机燃油经济性的影响情况不同,它更有利于改善低速条件下的燃油经济性。     

燃油分级多点喷射低污染燃烧室的化学反应网络模型分析

本文采用基于详细化学反应机理的化学反应网络模型分析了航空发动机燃油径向分级多点喷射低污染燃烧室的NO_x排放特性。该分级燃烧室不同于传统燃烧室,头部由值班区和主燃区两个不同的燃烧区域,根据CFD得到的流场特性和当量比的分布特性对燃烧室进行分区构建化学反应器网络模型,研究了值班级当量比以及值班级和主燃级两级供油比例对排放的影响。同时,还分析了空气进口温度对NO_x排放的影响。得到了较为合理的变化趋势,为低污染燃烧室的初步设计提供了有益的指导。     

过量空气系数对氢内燃机冷起动燃烧及排放的影响

本文在一台1.6 L四缸进气道燃料喷射氢内燃机上,通过自主开发电子控制单元逐步调节氢气的喷射脉宽,试验研究了过量空气系数(λ)对氢内燃机冷起动燃烧与排放特性的影响。试验结果表明:当λ由1.54逐渐减小至0.72时,氢内燃机冷起动前6 s内,起动转速峰值逐渐升高,成功起动时间由2.4 s逐渐缩短至1.9 s,起动时间缩短了20.8%;相同循环数下,火焰发展期(θ_(0-10))和快速燃烧持续期(θ_(10-90))随λ的减小呈现逐渐缩短的变化趋势;NO_x排放呈现先小幅上升,而后逐渐降低的变化规律,冷起动前6 s内NO_x平均排放降低约84.4%,且在λ=1.41时NO_x排放峰值及平均排放均最高.此外,由于部分润滑油进入缸内参与燃烧而导致排放中会出现HC及CO污染物,且随λ的减小,HC及CO排放逐渐增加。     

生物柴油-生物油乳化油的燃烧排放特性

在一台未作改动的直喷式柴油机上研究了生物油质量分数分别为10%和20%的生物柴油生物油乳化油的燃烧与排放特性。结果表明:与生物柴油相比,燃用乳化油时燃烧始点推迟,预混燃烧放热峰值升高,扩散燃烧放热峰值、最高燃烧压力和燃烧温度降低,燃烧持续期缩短,且随着生物油含量增加以上趋势更明显。燃用含10%生物油的乳化油时燃油经济性较生物柴油略低,与0号柴油相当,而燃用含20%生物油的乳化油时燃油经济性则低于生物柴油和0号柴油。乳化油的NO_x排放明显低于生物柴油,而碳烟排放高于生物柴油,但低于0号柴油。     

基于循环流化床预热的半焦燃烧试验研究

在一个由循环流化床和下行燃烧室组合试验台上进行神木半焦燃烧试验。本文研究了神木半焦在循环流化床内预热燃烧特性,对预热后气固相产物进行分析,结果表明预热过程中焦炭氮有35%被还原成氮气,这是本工艺能降低NO_x排放的最主要原因。同时通过改变二次风喷口结构,二次风当量比和燃尽风位置来研究燃烧产物中NO_x变化规律。结果表明合理安排二次风喷口结构和燃尽风位置,可以进一步降低NO_x排放。     

甲醇裂解气对点燃式发动机性能影响研究

以一台点火式电控发动机为研究对象,采用废气余热制氢装置,研究了甲醇裂解气对点火式发动机性能的影响.研究表明:裂解气的稀燃范围十分宽泛,可实现稀薄燃烧;通过稀燃可使NOx排放较原汽油机降低90%,CO几乎接近零排放,而HC排放接近汽油.同时,稀燃也使裂解气发动机在保持原汽油机动力性的条件下,获得了较好的燃料经济性,容积替换比最小可以达到了1.48.该方法为实现甲醇高效清洁燃烧提供了切实可行的技术方案.     

煤基复合燃料柴油机不同海拔燃烧与排放特性

基于柴油机高海拔燃烧与排放特性模拟试验台,开展了煤基复合燃料(33%煤基含氧燃料,67%-35#柴油)柴油机不同海拔燃烧与排放特性研究。结果表明,随着海拔升高,煤基复合燃料柴油机最高燃烧压力降低,放热率峰值下降,滞燃期延长,PM2.5排放增加,海拔2500 m标定工况PM2.5排放比平原增加28.9%。与燃用柴油相比,相同海拔下,煤基复合燃料柴油机滞燃期延长,燃烧持续期缩短,PM2.5排放减少,且海拔越高PM2.5排放降低幅度越大。煤基复合燃料柴油机高海拔燃烧过程数值模拟结果表明,海拔5500 m煤基复合燃料soot排放明显降低。     

正庚烷复合均质压燃的燃烧与排放特性研究

本文对参比燃料正庚烷(n-heptane)在一台单缸柴油机上进行了复合均质压燃试验,在缸内直喷正庚烷的同时使用电控燃油喷射系统控制进气道的正庚烷喷射量,以达到控制和改善HCCI着火和燃烧的目的.研究了常温常压下,不同预混合比例和不同负荷的正庚烷复合HCCI燃烧和排放特性.研究发现:在保持NOx排放较低的情况下(100×10-6),这种燃烧方式可以有效的拓宽HCCI的运行范围,大幅降低HC排放(平均降低1/3),同时对降低小负荷时的CO排放也有明显效果.     

燃气轮机合成气双旋流非预混燃烧室的设计及实验测试

本文针对上海交通大学25 kW燃气轮机性能试验台的合成气燃烧室开展了设计研究,完成了燃烧室样机的加工与实验测试。研究过程中,首先对合成气燃烧室开展了结构设计;采用双旋流结构的燃烧器进行合成气燃烧火焰组织;采用了燃烧室头部贫燃方式(低当量比)设计以保证燃烧室低排放特性;利用双层壁冷却方式进行火焰筒壁面冷却。在燃烧室结构设计的基础上,利用数值方法系统分析了合成气双旋流非预混燃烧室工作特性,完成了合成气非预混母型燃烧室的设计优化。根据优化方案,完成了燃烧室样机的加工、安装,并进行了实验性能测试。实验结果表明实验工况该燃烧室燃烧稳定,NO_x排放小于25 mg/m~3@15%O_2。     

300MW四角切圆锅炉燃尽风布置方式对低氮燃烧特性的影响

根据对象锅炉结构特性和煤质特性提出了三种燃尽风布置方式,并对燃尽风风率对不同布置方式下炉内燃烧和NO_x排放的过程进行了数值模拟分析。研究表明,燃尽风率为30%左右时,三种布置方式下锅炉各参数都表现出合理的水平,并且能够满足NO_x排放要求。两段送风的深度空气分级方式在煤粉的燃烧和燃尽,降低NO_x的排放量方面效果较好,更为适合四角切圆锅炉的低氮燃烧改造。     

直喷式柴油机燃烧过程现象学分析模型

本文提出了一个研究直喷式柴油机燃烧过程的现象学分析模型,以示功图、供油压力等台架实验数据为输入参数,研究燃烧系统参数对燃/空混合率、放热率、NO_x生成率等燃烧过程参数的影响,研究结果表明本文提出的燃烧模型是研究直喷式柴油机燃烧过程的有效工具。     

柴油机进气道喷射甲醇的排放与经济性研究

在一台增压中冷的电控单体泵柴油机上采用柴油/甲醇组合燃烧（DMCC）方式进行排放特性与经济性试验研究。结果表明:采用DMCC方式能够大量减少NO_x排放,同时CO₂排放也有所降低。可以通过在排气管上加装氧化催化转换器（DOC）很好地清除掉DMCC方式增加的HC和CO排放,其催化效率在90%以上,比原机排放低很多,DMCC方式的甲醛排放比原机高,DOC对其催化率达98%,接近超低排放。DMCC模式外特性的热效率提高了7.607%,且存在一个最佳燃料匹配区间。     

200MW燃煤炉分级燃烧及NO_x减排的数值研究

本文针对某电厂200 MW四角切圆燃煤锅炉,采用数值方法,模拟了其额定工况采用和不采用分级燃烧以及不同分级燃尽风比率下炉内流场,温度场及NO_x的生成情况,探讨通过分级燃烧减少NO_x排放的方法。结果表明,在原来不采用分级燃烧的额定工况,数值模拟结果与设计值和在实际运行中的测试结果吻合良好,表明数值模拟基本符合实际;炉膛主燃区氧量过大是导致炉膛生成的NO_x浓度较高的重要原因,采用分级燃烧能够显著降低炉膛NO_x生成量;在本文计算条件下,当燃尽风比例占15%时NO_x生成量最小。     

CO2缸内喷射对柴油准HCCI燃烧排放特性的影响

用开发的气体喷射系统,研究了缸内喷射CO2对两段喷油实现的准均质压燃(HCCI)燃烧排放的影响.结果表明:通过调节CO2的喷射始点和喷射量,可以有效控制NOx排放.随着缸内CO2喷射始点的提前,燃烧相位推迟,NOx排放降低.在缸内喷射始点为-150℃A ATDC时,随着CO2循环喷射量的增大,缸内最高平均温度降低,燃烧相位推迟,最大压力升高率和指示热效率变化不大,而出于滞燃期的增大,放热率峰值反而比原机略高;NOx排放减小,HC和CO排放增大,烟度变化比较小.     

3MW_(th)富氧燃烧气体污染物生成与排放特性研究

本文在3 MW_(th)富氧煤粉燃烧实验台,对空气燃烧,不同循环倍率的循环燃烧工况下,进行燃烧实验,研究富氧燃烧过程中气体污染物的排放特性。实验结果表明:在3 MW_(th)富氧燃烧实验台上,富氧燃烧过程中CO_2浓度可以达到80%以上,同时能保证很高的煤粉燃尽率;与空气工况相比,富氧燃烧工况下,烟气中NO_x的浓度上升了56%~167%,排放量降低了46%~69%;同时燃烧气氛的变化对煤中硫向SO_2的转化率影响很小;双碱法湿法脱硫能在富氧燃烧条件下稳定运行,脱硫效率能达到95%以上。