高效空气雾化油燃烧器的设计与在小型管式加热炉中的应用研究

研究设计内混式高效空气雾化油燃烧器。针对冷态试验结果,讨论了气压和油压对火炬形状的影响,油枪燃烧能量和雾化剂耗量,燃烧火盆与雾化角的关系。使用表明油枪喷嘴喷孔夹角、喷孔数、孔径、燃烧火盆、助燃风设计合理,雾化粒度细,燃烧完全,火焰刚直明亮、集中,喷嘴不结焦,操作性能良好。     

双燃料燃烧器结构对火焰温度对称性影响研究

探索了解决双液体燃料混燃燃烧火焰温度场不对称问题的方法以及研究了燃料比对火焰温度场对称性的影响。通过对三种不同结构的双燃料燃烧器进行不同燃料比下的燃烧实验,获得火焰温度场分布,来研究火焰温度场对称性。研究表明:具有2个互成180o对称布置的甲醇燃料喷嘴燃烧器和具有3个互成120o均匀布置的甲醇燃料喷嘴燃烧器,在一定程度上可以提高火焰温度场对称性;燃料比对三种燃烧器的火焰温度场对称性有较大的影响;具有2个互成180o对称布置的甲醇燃料喷嘴和具有3个互成120o均匀布置的甲醇燃料喷嘴的燃烧器火焰温度场对称性差距很小。     

反应物喷入条件对常温空气无焰燃烧的影响

针对工业锅炉中气体燃料燃烧过程,采用数值模拟与实验相结合的方法,研究了C3H8燃料和常温空气通过平行圆管喷嘴类型的燃烧器在不同喷入条件下对炉膛内无焰燃烧的温度变化趋势和燃烧产物的影响.结果表明,在燃料和空气入口流量保持不变的情况下,空气喷嘴孔数或燃料喷嘴孔径增加将加剧炉内局部燃烧,导致燃烧峰值温度和出口NO浓度升高;随着燃烧器空气喷嘴与燃料喷嘴间距增加,炉内峰值温度和出口NO浓度下降;炉内峰值温度不超过1 900 K时,有利于实现低氮氧化物排放的常温空气无焰燃烧.     

折流燃烧室几何结构简化和流量统计对比

以多喷嘴阵列燃烧器为对象,研究了甲烷预混模式下不同当量比燃烧的自激热声振荡特性,实验过程中同步测量了热释放率和压力脉动信号并获取了OH*时序图像。利用相空间重构和本征正交分解分别解析了压力脉动、反应区相干结构和各阶模态能量占比。研究结果表明,在当量比0.62~0.85范围内,随着当量比增加,燃烧室内依次出现低频振荡、稳定燃烧、间歇振荡和极限环振荡4种典型燃烧状态;当发生极限环振荡时,压力重构曲线为极限环,其轴线附近没有数据点分布,前3阶能量占比达到70%以上,反应区沿轴向发生明显的交替变化,沿径向具有较好的对称性和均匀性;稳定燃烧时,重构曲线凝成一团,前20阶能量占比不足25%,不存在明显的主频,瞬态火焰形态具有较好的一致性;甲烷预混多喷嘴阵列燃烧器的自激振荡模态为单一轴向振荡模态,和传统旋流燃烧有很大的不同,这可为后续进一步开展多喷嘴阵列燃烧器热声产生机理和抑制方案的研究提供参考。     

重型燃气轮机高炉煤气稳定燃烧特性试验研究

针对高炉煤气燃烧稳定性差、易熄火以及热值波动大等特点,基于某重型燃气轮机的燃烧器,采用全温全尺寸燃烧试验,分析不同的旋流强度和喷嘴长度对超低热值燃烧器的熄火性能、稳定运行区间的影响。研究表明,旋流强度和喷嘴长度对低热值燃烧的稳定性影响较大,且在一定范围内存在最优的组合设计,可以显著拓宽超低热值燃烧熄火边界,使机组的稳定运行区间更宽广。     

氢燃料微混燃烧器燃烧特性研究

针对带中心钝体的四喷嘴微混燃烧器,运用ANSYS FLUENT软件,采用热态小火焰生成流形的方法对燃烧器模型进行数值模拟,并与实验研究相结合,研究了甲烷/氢气混合燃料(体积组分40%CH₄-60%H₂)微混燃烧条件下的燃/空掺混,流场、温度场、火焰形态及污染物排放等基础燃烧特性。研究结果表明：微混燃烧器采用空气和燃料径向进气的结构有利于燃/空掺混,在燃烧器出口的掺混均匀性指数达到0.959;燃烧器钝体结构处存在较明显的小型中心回流区,有助于火焰稳定;当量比在0.4～0.8范围内,火焰根部稳定附着在微混喷嘴的出口,火焰彼此相互独立,实验中燃烧器火焰形态与仿真OH^*场分布基本一致;绝热火焰温度在1 500～2 050 K范围内,模型燃烧室出口NO_x排放浓度均低于16×10^-6,CO排放浓度均低于11×10^-6,表明该微混燃烧器的污染物排放水平较低且燃烧效率极高。     

摆动式燃烧器的试验研究

本文介绍了摆动式燃烧器短喷嘴结构冷态模拟试验结果,以及中间工业试验和热态运行试验结果。研究了短喷嘴的气流特性、摆动燃烧对锅炉汽温的影响。以及摆动式燃烧器本身运行的特点与可靠性。同时对短喷嘴摆动式燃烧器的某些结构设计提出了建议。     

微燃烧器气体混合特性及燃烧性能研究

关于微尺度燃烧的研究主要集中在燃烧器结构、环境因素、燃料入口参数等对火焰传播状态和稳定的影响。在预混燃烧研究过程中,一般默认燃料和助燃剂已经混合均匀好,少有研究不同进气方式对燃料和助燃剂混合效率以及燃烧特性的影响。通过对不同入射角度微燃烧器内气体混合及燃烧情况开展数值仿真研究,发现冷态时入射角度为45°时气流冲击较小,混合效果最佳。燃烧着火位置随夹角增大而逐渐后移,入口段周围,夹角越小,温升越快。     

常温空气非对称射流MILD燃烧特性实验研究

比较了不同的燃烧器结构后设计了非对称射流燃烧器,并通过实验研究了非对称射流燃烧器的射流速度、喷嘴角度对常温空气MILD燃烧的影响。结果表明:丙烷流量在0.4~0.8m3/h、空气流量在11~22m3/h都可以达到MILD燃烧状态;增大射流速度,减小喷嘴角度可以使温度峰值降低,温度分布更均匀,MILD燃烧更稳定,效果更好,NOx排放量大大减小,达到了"近零排放"。     

水煤浆技术及其在锅炉中的燃烧

综合介绍了水煤浆、水煤浆技术，水煤浆应用于煤粉锅炉燃烧、雾化特性、燃烧器喷嘴、保证着火和稳定燃烧的一些措施，以及低污染燃烧技术等在国内外的研究和开发情况。     

燃油锅炉讲座（续四）

4 2　燃油喷嘴的适应性(续上期 )4 2 1　燃油喷嘴特性的综合比较上一节介绍了燃油喷嘴的分类 ,以及它们的结构特点 ,现将常用喷嘴特性的比较列于表 1。4 2 2　燃油喷嘴特性的适应性表 1列出了国内常用燃油喷嘴的适用油种和适用范围。国外进口的油燃烧器 ,其结构特点是整体机型设计 ,使得风机、油泵马达、燃烧头和管路组件有机地综合为一体。这种精良的设计和严格的检验 ,将油喷嘴的适用性划分得很细 ,表 2归纳了几种进口燃烧器型号及其适应性。由表 2可知 ,进口燃烧器的喷嘴划分相当细致 ,不同燃烧器型号适用不同油种及其相应的功率。燃烧…     

射流喷嘴旋流强度对燃烧室回流和燃烧特性的影响研究

随着燃气轮机参数的提高和稳定低排放运行工况的拓宽,对燃烧的要求也越来越高。柔和燃烧作为一种有潜力的燃烧技术,具有温度均匀、燃烧稳定和污染物排放低等优点,而如何在燃烧室内组织流动是实现柔和燃烧的关键。采用高速射流引射掺混的方式可以较好的满足柔和燃烧产生所需的条件。预混射流喷嘴结构和布置对流场和燃烧特性有重要影响,如何选择射流喷嘴结构值得进一步研究。本文通过实验和数值模拟相结合的方式,研究了柔和燃烧器中预混射流喷嘴的旋流强度对燃烧器流动结构和燃烧排放的影响。结果表明,旋流能增强燃料/空气的掺混,低旋流作用下能使喷嘴出口掺混不均匀度ISMD下降0. 15左右;但是喷嘴旋流对燃烧室的烟气回流有减弱的作用,使回流区向喷嘴和中轴线靠近;同时,旋流会造成温度场和火焰面不均匀分布,略微拓宽燃烧工况范围并略微增加火焰的稳定性。实验结果表明喷嘴旋流进气角从0°变化到45°时,NOx排放随旋流角的增大而增加。     

F级燃气轮机喷嘴长度对燃烧特性影响研究

对典型F级重型燃气轮机燃烧器进行建模,采用数值模拟的方法,基于对燃烧器出口不同喷嘴长度,分析了喷嘴长度对燃烧室压损、速度场、温度场、燃料浓度分布、火焰长度以及燃烧效率的影响。计算结果表明,喷嘴长度增加会导致燃烧室热态压损略有增加,会使燃烧室中心回流区长度缩短,甲烷燃料高浓度区域会随之拉长,导致燃烧火焰拉长。同时,喷嘴长度增加会使燃烧效率略微下降。     

多孔燃烧器中氨/空气燃烧特性数值研究

氨具有氢密度高、生产成本低、基础设施完善等优点,作为一种潜在的可再生替代燃料受到了广泛的关注。目前,仅有少数研究关注氨气燃烧喷嘴的研究,针对氨气稳定燃烧喷嘴的研究尤其不足。为实现氨燃料的稳定燃烧和低污染物排放,本研究提出了一种氨用多孔介质燃烧器。对氨用多孔介质燃烧器建立了二维数值模型,并对预混氨/空气在多孔介质燃烧器中的燃烧性能进行了评价,考察了不同进口速度u₀、当量比Φ和多孔介质导热系数对氨/空气火焰特性和NO排放的影响。结果表明,多孔介质燃烧器能在u₀ = 3 ~ 7 m/s和Φ = 0.9 ~ 1.2条件下稳定燃烧;随着多孔介质导热系数的增大,火焰最高温度下降且火焰位置向上游移动;减小进口速度和增大当量比能够显著降低NO的排放。     

燃烧设备对塔式锅炉受热面热偏差的影响

以某1 000 MW超超临界塔式锅炉为例,采用数值模拟手段研究了燃烧设备对锅炉受热面热偏差的影响,并将数值模拟结果与实际运行数据进行了对比。结果表明:四角切圆燃烧技术在炉内形成的高温高速烟气圆环是受热面热偏差呈马鞍形分布的主要原因;改变燃烧器中心夹角,将影响该圆环的位置和大小,进而影响受热面热偏差的分布;采用反吹式水平浓淡煤粉燃烧器,减小偏置辅助风偏置角度可以起到减小燃烧器中心夹角的效果;分离燃尽风反切可以有效减小锅炉烟气侧热偏差。     

一种用于蜗壳式旋流煤粉燃烧器改造的新技术

我国现运行的旋流燃烧器多为蜗壳型燃烧器，本文从机理上分析了蜗壳型燃烧器存在的问题及径向浓淡旋流煤粉燃烧器的特点，并在一台２１０ＭＷ的机组上对这两种旋流燃烧技术进行了比较，结果表明：径向浓淡旋流煤粉燃烧器是一种同时具有高效、稳燃、低污染、防结渣及高温腐蚀且调节灵活的新一代旋流燃烧器。     

可控有损热伴流燃烧器的性能研究

工业应用MILD燃烧,借助复杂的流体力学结构卷吸燃烧产物来实现高温、低氧的燃烧氛围,化学反应耦合流体力学结构大大增加了研究难度.设计可控有损伴流燃烧器,使得化学反应从复杂流体力学中解耦出来,有利于更进一步开展基础研究.通过实验研究表明：该燃烧器可以提供温度1400～2000K,氧气摩尔百分比0～10％的伴流条件,在喷嘴下游120 mm以内,半径不小于50 mm的圆柱体内,温度分布均匀,可以模拟工业中MILD燃烧工况.     

_水包油_型乳化重油燃烧与排放的实验研究

实验研究了含水30%"水包油"型乳化重油的燃烧与污染物排放特性。燃烧在一维卧式炉上进行,采用专门针对乳化油设计的喷嘴、燃烧器和乳化油加热系统。实验过程中观察了喷嘴雾化和火焰状态,并测量了炉膛内不同剖面的温度分布、氧气浓度分布和NO分布。"水包油"型乳化重油的燃烧实验表明,此类乳化重油完全可以在工业设备上代替柴油使用,对缓解我国的能源形势紧张和环境保护具有重要意义。     

热风炉高风温技术改造

济钢炼铁厂4#高炉热风炉采用了合达式热风炉技术.该热风炉设有新型顶燃陶瓷燃烧器和高温旁通烟道.燃烧时,火焰温度高,气流分布均匀,综合排烟温度600℃左右,空气、煤气可预热到300℃,换热器后烟气温度低于180℃.以单一高炉煤气为燃料,不建任何辅助设施,热风温度可达1 250℃以上.     

一种用于蜗壳式旋流煤煤燃烧器改造的新技术

我国现运行的旋流燃烧器的蜗壳型燃烧器，本文从机理上分析了蜗壳型燃烧器存在的问题及径向浓淡旋煤粉燃烧器的特点，并在一台２１０ＭＷ的机组上对这两种旋流燃烧技术进行了比较，结果表明，径向浓淡旋流煤粉燃烧器是一种同时具有高效，稳燃，低污染，防结渣及高温腐蚀且调节灵活的新一代旋流燃烧器。