貧燃預混旋流火焰的非穩(wěn)態(tài)燃燒行為研究.pdf

1、近年來隨著綠色環(huán)保概念的加強，低污染燃燒技術(shù)已成為人們研究的重點，其中貧燃料預混燃燒技術(shù)由于可以兼顧CO和NOx的排放，受到了較大的關注和發(fā)展，但是由于其背離正常化學當量比的燃燒條件，極容易產(chǎn)生火焰吹熄和振蕩燃燒等燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象，影響燃燒室的正常工作，導致污染物排放增加，甚至導致燃燒室部件損壞，嚴重制約了預混燃燒技術(shù)的發(fā)展。
　　本文以貧燃預混燃燒過程為研究對象，對其中的燃燒不穩(wěn)定行為和污染物排放特性進行了實驗研究。論文主要研究工

2、作和結(jié)論如下:
　　(1)設計并建立了可視化貧燃預混燃燒實驗平臺，通過高速攝影捕捉火焰形態(tài);高頻壓力傳感器、高溫溫度傳感器和數(shù)據(jù)采集單元獲得貧燃預混燃燒過程中的壓力、溫度等參數(shù)變化情況，該實驗平臺是開展實驗研究工作的基礎;
　　(2)在實驗平臺上，研究了不同當量比對火焰結(jié)構(gòu)形態(tài)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨當量比由0.4增加到0.8，火焰由軸向脈動逐漸過渡到穩(wěn)定狀態(tài)。隨著燃燒強度的增加，燃燒室噪音強度增加，由起初的62dB增加到96d

3、B;
　　(3)突擴結(jié)構(gòu)與旋流結(jié)構(gòu)的存在能夠在燃燒室內(nèi)形成中心回流區(qū)與角回流區(qū)，實驗中發(fā)現(xiàn)當量比大于0.8時容易誘發(fā)回火。中心區(qū)域回火將會使火焰向上游蔓延并穩(wěn)定在預混管內(nèi)，通過設置中心鈍體有效地抑制了中心回流區(qū)回火;
　　(4)測量了不同條件下的貧燃熄火極限，研究發(fā)現(xiàn)隨著進氣速度由2.8m/s增加到8.6m/s時，燃燒室可穩(wěn)定燃燒燃范圍向前推移，貧燃熄火極限當量比由0.5降低到0.37，可穩(wěn)定燃燒的最大當量比由0.91降低到

4、0.7;
　　(5)研究了當量比對燃燒脈動行為的影響，研究發(fā)現(xiàn)振蕩燃燒的頻率隨當量比增加而增加，而有效壓力振幅卻隨當量比增加而下降。當量比降低至接近貧燃熄火極限時，由于燃燒的高速低頻振蕩，更加容易產(chǎn)生熄火現(xiàn)象。另外固定當量比，增加進氣速度，振蕩燃燒的頻率也隨之增加，但是平均壓力幅值卻隨之減少。
　　(6)最后對不同燃燒條件下高溫煙氣組分進行測量和分析，得出以下結(jié)論:
　?、匐S當量比增加CO2排放增加而O2殘余濃度減少，

5、對煙氣中O2含量進行分析表明，當量比在0.67時燃燒效率效率最高，增加旋流數(shù)一定程度上能夠增加燃燒效率。另外NOx的生成量也越來越高，由最初的5ppm激增到147ppm，可見貧燃預混燃燒條件能大大降低NOx的排放;
　?、诠潭ó斄勘取⒃黾舆M氣速度的情況下，由于無形中降低了燃氣在高溫區(qū)的停留時間導致NOx的生成減少且開始大量生成NOx時的當量比也隨之增加;
　?、鄹淖冃鲝姸?，旋流數(shù)由0.8增加到1.0時，NOx的生成明顯減少