燃烧参数影响高温空气燃烧特性的数值分析

高温空气燃烧技术具有高效节能和低NOx排放等多重优越性，是一种新型燃烧技术。为了深入研究高温空气燃烧机理和低氮氧化物排放特性，将湍流N—S方程与扩散燃烧模型和热力型NO生成模型相结合，研究了低氧浓度条件下，燃烧参数，如燃气供应量，过量空气系数，进口空气预热温度以及进口空气氧含量对燃烧的影响，为发展高温空气燃烧技术提供了理论依据。     

高温空气燃烧技术

高温空气燃烧技术是一项燃烧领域的高新技术。具有不同于传统燃烧技术的新特点。燃料在1200℃高温空气和氧浓度约5％的炉内环境中燃烧，达到高效低污染物排放的要求。本文简要介绍了该技术的基本原理和其中的关键技术，以及最新的低NOx高温空气燃烧器。     

高温空气燃烧技术的特点及其应用前景

高温空气燃烧技术（HTAC）是九十年代初在日本开发的一项新的燃烧技术，该项技术具有节约燃烧、低NOx排放、热利用率高和减设备尺寸等特点。分析了HTAC的火焰温度分布特征及其可降低NOx排放的原理。高炉煤气、焦炉煤气及94．5％高炉煤气与5．5％焦炉煤气的混合煤气应用于HTAC技术的理论计算结果表明，理论燃烧温度随着预热空气和燃气温度的升高而升高，因此HTAC技术可燃用传统燃烧方式不能使用的低热值燃气。此外，空气、燃气双预热可奖排烟温度将得更低，热利用率提高更高。最后，指出了在燃油、燃气锅炉及煤（或可燃固体废弃物）气化系统中采用HTAC技术的可能性。     

高温空气燃烧若干因素对NO_x生成量的影响

高温空气燃烧的关键技术之一是获得低氧环境，以降低NOx生成量。通过对与高温空气燃烧技术有关的稀释剂、燃料射流和空气射流速度、燃料射流倾斜角度、燃烧空气散布角、燃料喷嘴和空气喷嘴之间的距离、空气预热温度、燃料预热温度和过量空气系数等因素进行分析，总结了一些因素对NOx生成量的影响，可以为工程技术改造提供建议，实现节能和环保的双重效果。     

高温低氧燃烧技术的关键设备--蜂窝状蓄热式热交换器的优化设计

讨论了高温空气燃烧技术的优势,即预热空气的节能效果及低NOx生成特性;而高效热交换器是高温低氧空气燃烧技术的一个关键,计算了空气、烟气在其关键设备——蜂窝状蓄热式热交换器中的换热系数、阻力及总传热系数,证实了其在热能回收利用方面的优越性。     

烟气再循环实现低NOx排放的实验研究

实现高温空气燃烧技术的关键是控制燃烧区内的含氧体积浓度.建立了一套小型高温空气燃烧系统.采用炉外烟气再循环实现高温空气燃烧所需要的低氧环境.对烟气再循环对高温空气燃烧NOx排放特性的影响进行了实验研究,并分析了燃烧室的温度分布情况,总结了NOx及燃烧特性随烟气再循环率的变化的规律.     

低NOX燃烧技术及其在我国燃煤电站锅炉中的应用

针对我国以煤为主的电力状况，对我国电站锅炉目前采用的低氧燃烧、空气分级和燃料分级燃烧的各影响因素进行了分析和总结，根据采用某些低NOx燃烧技术后尚不能使燃用低挥发份无烟煤、贫煤和劣质烟煤的电站锅炉NOx排放达到国家标准要求的事实，指出了进一步进行降低燃用以上煤种NOx排放水平的空气分级和燃料分级燃烧技术研究的必要。图2参12     

烟气再循环实现HTAC技术的超低NOX排放

介绍了一种通过烟气再循环的方法来实现高温空气燃烧（HTAC）蓄热式锻造炉上的超低NOx排放的技术，并对高温空气燃烧的机理作了初步的探讨。     

液体燃料高温低氧燃烧的数值模拟研究

结合一种新型的高温低氧燃烧炉的设计，对液体燃料的高温低氧燃烧进行了数值模拟．利用Fluent软件，考察了液体燃料在这一技术下的燃烧特性，并且给出了NOx排放特性．结果表明，高温低氧空气燃烧技术具有NOx排放极低，炉膛内温度分布均匀等优点．同时计算可知，回流阀所造成的回流区不仅能使火焰稳定，而且还能起到降低氧浓度的作用。     

高温低氧燃烧过程中NO_x排放规律研究

对高温低氧燃烧过程中NOx的排放规律进行了实验研宄，得到了在不同预热空气温度和不同预热空气含氧量条件下，NOx的排放规律。同时利用CFD通用软件对高温低氧燃烧过程NOx的排放浓度进行了数值计算，获得了一些规律性的关系。     

高温低氧燃烧条件下氮氧化物的生成特性

高温低氧燃烧原理是高温空气燃烧技术赖以发展的基础，使得高温燃烧条件下的氮氧化物的生成与排放受到大大抑制。为了掌握这种非常规燃烧现象及污染物生成的基本规律，采用扩散燃烧模型、热力NO生成模拟与湍流N－S方程，数值研究了燃烧空间中空气氧浓度对燃烧特性和氮氧化物排放浓度的影响，再现了高温与低氧两种条件相结合，形成的稳定的低氮氧化物排放的燃烧特性。计算结果与实验数据吻合，为发展高温空气燃烧技术提供了理论基础。     

流化床中高水分煤的燃烧与排放试验研究

通过在一小型流化床中进行高水分煤的燃烧与排放的试验研究，表明水分含量和空气－燃料比对于高水分煤的燃烧与排放有较大影响。随着水分增加，流化床床温下降，ＮＯｘ、ＳＯｘ排放量也下降。空气－燃料比存在一最佳值，这时床温最高，而偏离此值，床温下降，随着空气量的增加，ＮＯｘ、ＳＯｘ排放量也增加。当空气－燃料比变化时，燃烧干煤与燃烧高水分煤有着类似的试验结果。     

一次风率及循环废气率变化对燃油锅炉运行中氮氧化物生成的影响

研究空气分级和废气循环燃烧等方式对油燃烧中NOx 生成的影响。实验发现 :分级燃烧对于燃料氮的转化有抑制作用 ,而且对含氮量较高的油燃料效果较明显 ,不论燃烧器功率如何 ,降低一次风率总使得NOx 的生成量减少 ;当一次风率占总过量空气系数的 50 %左右时 ,燃料氮的转化率存在一个最小值 ,而后随着一次风率的提高而增大并趋于一常数 ;增加废气循环率能降低油燃烧中NOx 的生成量 ,而且对于含氮量较低的油效果较明显 ,随着废气循环率增加 ,NOx 生成量的降幅趋缓并带来火焰稳定问题 ,因此存在有一个最佳废气循环率 ;废气循环燃烧会增大燃料氮的转化率 ,而且在一次风率较小情况下表现明显     

高温贫氧燃烧技术的研究与应用

高温贫氧燃烧技术是９０年代初在西方工业发达国家起来的一种新型燃烧技术，其特点是不存在传统燃烧过程中出现的局部高温高氮区，炉膛传热效率显著提高，ＮＯx的生成受到抑制。另外，还介绍了国外在高温贫氧燃烧技术的最新实验室研究成果。     

Numerical investigation of spray combustion in jet mixing type combustor for low NOx emission

The present paper describes a numerical investigation of spray combustion in a jet mixing type combustor. In this combustor, kerosene spray was injected with a pressure atomizer, and high speed combustion air was introduced towards the spray flow through some inlet air nozzles to improve mixing of the spray and the air. In the numerical simulation, the conservative equations of mass, momentum and energy in the turbulent flow field were solved in conjunction with the k–ε two equation turbulence model. The effects of the diameter and the number of air inlet nozzles on the combustion behavior and NO emission were numerically investigated. When the diameter of the inlet air nozzle decreased from 8 to 4 mm, the calculated NO mole fraction in the exhaust gas was drastically decreased by about 80%. An increase in the inlet velocity resulted in improvement of the mixing of the spray and the air, and hence, the high temperature region where thermal NO was formed became narrow. As a result, the exhaust NO mole fraction decreased. Furthermore, a decrease in exhaust NO mole fraction was explained by a decrease in the residence time in the high temperature region above 1800 K.     

低NO_X燃烧技术对填充球蓄热室传热性能的影响

通过数值计算 ,研究了低 NOX燃烧技术 ,包括低氧燃烧和烟气再循环 ,对填充球蓄热室传热性能的影响。结果表明 ,低NOX燃烧技术应用到蓄热燃烧系统上合适与否 ,与燃料的热值水平有关。当燃用低热值燃料时 ,采用低氧燃烧技术是保证高热回收率和低 NOX排放量的有效途径     

Development of high intensity CDC combustor for gas turbine engines

Colorless distributed combustion (CDC) has been demonstrated to provide ultra-low emission of NOx and CO, improved pattern factor and reduced combustion noise in high intensity gas turbine combustors. The key feature to achieve CDC is the controlled flow distribution, reduce ignition delay, and high speed injection of air and fuel jets and their controlled mixing to promote distributed reaction zone in the entire combustion volume without any flame stabilizer. Large gas recirculation and high turbulent mixing rates are desirable to achieve distributed reactions thus avoiding hot spot zones in the flame. The high temperature air combustion (HiTAC) technology has been successfully demonstrated in industrial furnaces which inherently possess low heat release intensity. However, gas turbine combustors operate at high heat release intensity and this result in many challenges for combustor design, which include lower residence time, high flow velocity and difficulty to contain the flame within a given volume. The focus here is on colorless distributed combustion for stationary gas turbine applications. In the first part of investigation effect of fuel injection diameter and air injection diameter is investigated in detail to elucidate the effect fuel/air mixing and gas recirculation on characteristics of CDC at relatively lower heat release intensity of 5 MW/m³ atm. Based on favorable conditions at lower heat release intensity the effect of confinement size (reduction in combustor volume at same heat load) is investigated to examine heat release intensity up to 40 MW/m³ atm. Three confinement sizes with same length and different diameters resulting in heat release intensity of 20 MW/m³ atm, 30 MW/m³ atm and 40 MW/m³ atm have been investigated. Both non-premixed and premixed modes were examined for the range of heat release intensities. The heat load for the combustor was 25 kW with methane fuel. The air and fuel injection temperature was at normal 300 K. The combustor was operated at 1 atm pressure. The results were evaluated for flow field, fuel/air mixing and gas recirculation from numerical simulations and global flame images, and emissions of NO, CO from experiments. It was observed that the larger air injection diameter resulted in significantly higher levels of NO and CO whereas increase in fuel injection diameter had minimal effect on the NO and resulted in small increase of CO emissions. Increase in heat release intensity had minimal effect on NO emissions, however it resulted in significantly higher CO emissions. The premixed combustion mode resulted in ultra-low NO levels (<1 ppm) and NO emission as low as 5 ppm was obtained with the non-premixed flame mode.     

预热温度对高温空气/甲烷扩散火焰中NO生成的影响

NO生成机理的基础研究对利用高温空气燃烧技术非常重要.本文以对向流扩散火焰为对象,利用基于详细基元反应动力学模型的燃烧数值解析方法研究了预热温度对高温空气(630～1 800 K)/甲烷扩散火焰中氮氧化物生成的影响.结果表明,随着预热温度的逐渐升高,NO的生成机理发生显著变化,扩散火焰中的NO生成主要由快速型机理控制变...     

新型常温空气无焰燃烧实现技术及特性分析

在介绍了无焰燃烧思想及其常规蓄热式高温空气实现技术的基础上,重点介绍了本课题组发展的常温空气无焰燃烧技术,并对其进行了效率、环保、经济性、安全性和应用范围等特性分析,该技术不但完全保留了高温空气无焰燃烧技术相对于传统燃烧的优点,并且不需要复杂的预热系统和换向机构,避免了燃烧过程的脉动,适用于低排烟温度或含灰量较大排烟的燃料的直接燃烧,具有一定的技术优势和更广泛的应用范围。