旋流管状火焰燃烧器内低热值燃气的燃烧

考察了不同种类低热值燃气预混气在旋流管状火焰燃烧器中的燃烧特性,比较了稀释气种类、燃气热值和组分等对可燃极限、火焰温度分布、燃烧效率及污染物排放的影响.结果表明,惰性气体CO2替代N2使可燃极限变窄、燃烧效率降低,而用H2替代部分CH4则有利于稳燃并改善燃烧效率.对4种实际低热值燃气的燃烧测试结果表明,管状火焰燃烧器可以实现多种低热值燃气稳定、高效、低排放的燃烧.

气体协流水雾作用下层流预混火焰拉伸规律

在气体协流管式燃烧器研究的基础上,利用高速纹影系统对细水雾作用下层流预混火焰拉伸、熄火规律进行了实验研究,并分析了细水雾抑制气体预混火焰的条件.实验结果表明:火焰面拉伸规律与燃料浓度、气体流量以及水雾雾滴直径有关;对于大滴径协流水雾,水雾载荷比越小,火焰面拉伸现象越明显.

水雾作用下富燃料甲烷预混火焰化学发光特性

利用阶梯光栅光谱仪与自行研制的水雾协流管式燃烧器,对富燃料甲烷/空气层流预混火焰化学发光特性进行实验研究.分析了锥形预混火焰燃烧过程中火焰面OH、CH以及C_2自由基粒子光谱强度分布规律,以及水雾协流作用下的预混火焰发射光谱特性,探讨了水雾液滴对富燃料甲烷预混火焰发射光谱的影响.实验结果表明。当水雾量充足时,作用于内锥火焰阵面的水雾液滴使得火焰阵面OH、CH以及C_2自由基粒子发射光谱强度减弱,抑制预混火焰燃烧;当作用于火焰面的水雾载荷比较小时,富燃料预混火焰的OH、CH的发射光谱强度得到一定程度的增强.

石油化工管式炉“扩能”技术的研究与应用

研究了管式炉辐射室燃烧火焰高度对辐射室温度分布和对辐射室传热量占全炉热负荷比例的影响。指出，通过强化燃料燃烧，降低燃烧火焰高度，可以有效地改善辐射室温度分布，降低辐射炉管受热不均匀系数，提高辐射室传热量占全炉热负荷的比例，因而可提高全炉炉管表面平均热强度和加热炉的处理能力。同时列举了对３台管式炉进行“扩能”改造的应用实例。

火焰CVD法制备含碳纳米TiO2及光催化降解甲醛气体研究

讨论了O2/C3H8摩尔比在2-9范围内时，火焰温度对TiO2晶型的影响，O2/C3H8摩尔比和火焰中TiO2颗粒浓度对含碳纳米TiO2碳含量的影响。用管式光催化反应器，以液相沉积法将TiO2薄膜涂敷到反应器石英玻璃管内壁，实验测量了光催化降解甲醛气体的降解率。用4阶龙格-库塔法求解传质方程，得到了一级速率常数。经讨论得出：当含碳量约为5％时，降解率达最大值，是无碳或碳含量大于10％的TiO2的2．5倍。

基于急速混合管状火焰的甲烷富氧燃烧特性

采用一种将燃料与氧化剂分别切向喷注的急速混合管状火焰燃烧技术,开展了甲烷富氧燃烧实验研究,探讨了稀释剂添加方案、流量以及燃烧器入口宽度对火焰结构的影响规律.实验结果表明,在燃料侧与氧化剂侧均注入二氧化碳稀释剂,且在两侧流速相同的情况下,火焰结构更均匀;随着燃料与氧化剂流量增大,混合效果增强;入口宽度越小,混合效果越佳,高氧气浓度下有效防止扩散火焰的形成,获得了当量比为1.0的纯氧稳定火焰.随着氧气浓度的升高,可燃范围增大,且不同入口宽度对可燃范围影响微小.

利用管状火焰燃烧器测量混合气惰化体积分数的技术——关于可燃混合气易燃极限测试方法的研究

为了评价卤代烷替代灭火剂的灭火性能,对传统的使用爆炸量管的惰化体积分数的测试方法进行了理论和实际的探讨,指出传统方法测试的是点火界限而非灭火界限,其测试结果受众多因素的影响可信度差,操作繁杂不利于获取数据。作为传统方法的替代,该研究试制了管状火焰燃烧器测试装置,利用其测量了各种卤代烷替代灭火剂对不同可燃混合气的惰化体积分数。结果表明,该方法具有理论合理、操作简便、数据可靠等优点,适用于各种可燃性混合气的可燃区域的测试及气体灭火剂的灭火性能的评价。

加热炉长明灯火检在线拆检优化及应用

通过优化炼化装置管式加热炉现场点火控制盘内部接线的方法,改善了加热炉长明灯离子火检在线拆检过程中的可操作性和安全联锁运行的有效性,优化了加热炉长明灯离子火检在线拆检操作程序,降低了加热炉长明灯离子火检在线拆检过程中加热炉安全运行风险。经过实际生产测试证明,此方法可行、有效。

加热炉长明灯火检在线拆检优化及应用

通过优化炼化装置管式加热炉现场点火控制盘内部接线的方法,改善了加热炉长明灯离子火检在线拆检过程中的可操作性和安全联锁运行的有效性,优化了加热炉长明灯离子火检在线拆检操作程序,降低了加热炉长明灯离子火检在线拆检过程中加热炉安全运行风险。经过实际生产测试证明,此方法可行、有效。

智能视频火焰探测器在管式炉中的应用

智能视频火焰探测器的应用为焦化管式加热炉提供了有效的安全保障。管式加热炉实现实时准确的炉膛火焰燃烧状况监测，可提高生产率，降低事故的发生率，解决目前国内缺乏以煤气为燃料的火焰燃烧状况监测的技术问题，具有广阔的推广前景。

旋流管状火焰在声场激励下的响应特性研究

实验研究了甲烷/空气预混旋流管状火焰在声场信号激励下的动态响应特性,获得了混合气体不同空气流量下火焰对声场激励信号频率的动态响应范围,揭示了声场激励下管状火焰的稳定燃烧范围及火焰结构、压力波动、热释放率的周期性变化规律。结果表明,火焰对声场激励信号的动态响应呈现低通滤波性,转捩频率约为195 Hz。声场信号激励频率大于195 Hz后火焰响应弱化,激励频率越大对火焰影响越小,相同激励频率下空气流量越大对火焰影响越小;声场激励信号小于195 Hz时火焰响应多样化,当空气体流量大于标准状态下100 L/min后火焰在声场作用下直接熄灭,空气体流量小于标准状态下100 L/min则存在火焰轴向振荡燃烧的声场信号激励频率区间,在此区间内火焰表现为与激励频率同频的受迫振荡燃烧。

高氧气浓度甲烷不稳定燃烧实验研究

采用无回火的急速混合管状燃烧技术,以二氧化碳和氧气的混合气体为氧化剂,基于CH~*自发光高速摄影图像及同步声压曲线,分析氧气浓度β=0.67的甲烷富氧燃烧特性。研究发现当量比0.6~1.0之间的火焰结构呈周期性变化,其频率与燃烧室内声压振荡频率一致,均为高频振荡。分析结果表明,燃烧器内的富氧燃烧振荡模式属于轴向声学共振。混合气体当量比由0.6增至1.0,热释率提高,热释率脉动与声压耦合增强,低频声压幅值减小,高频声压幅值增大,低频振动能量向高频振动能量转变,频谱特性由具有两个特征频率的周期性振荡转变为只有一个高频的周期振荡燃烧。

火焰曲率对H_2扩散火焰NO排放影响的数值研究

使用不同的H_2/O_2化学反应机理和NO_x化学反应机理模拟了平面对冲火焰。通过和实验数据比较确定了最优的化学反应机理。使用该化学反应机理模拟了管形对冲火焰。通过对比平面拉伸火焰和管形拉伸火焰,突出了火焰曲率对H_2扩散火焰温度和NO排放的影响。分析显示正曲率提高火焰温度,负曲率降低火焰温度,由于NO生成对温度的敏感性,正曲率火焰的NO排放明显高于平面火焰,反之,负曲率火焰的NO排放大大低于平面火焰。

轴向射流对旋流管状火焰传热影响的实验研究

为了探究轴向气体流动特征对旋流管状火焰传热性能的影响,在实验中引入轴向喷出的N;作为稀释剂。研究了不同的轴向流量、喷嘴孔径及喷孔数量下的火焰结构及传热规律,重点分析了不同流动条件下管状燃烧室内火焰径向传热的温度分布特征。分析结果表明:旋流管状火焰能将一定量的气体工质快速升温至1 000℃以上;随着轴向稀释气体流量的增加,火焰根部被吹离切向入口,火焰锋面向燃烧室下游移动,导致火焰根部温度显著降低,而且最高温度区域也向下游移动,最高温度值也有所降低;随着喷嘴孔径的增大,火焰锋面位置无明显变化,而火焰根部向喷嘴侧移动,且相同轴向位置的径向温度更高,即喷嘴孔径的增加有助于对轴向气流的快速加热;在当前实验条件下由于受到空间限制,喷孔数量的变化对火焰位置与温度分布无明显影响。

基于急速混合管状火焰技术的丙烷富氧燃烧

采用燃料与氧化剂分别切向注入柱形燃烧室的急速混合管状火焰燃烧技术,开展了丙烷富氧燃烧实验研究,重点分析了火焰结构和燃烧稳定性随氧气摩尔分数xO_2的变化规律。丙烷空气实验中,急速混合获得了与预混燃烧相近的均匀稳定层流火焰。以CO_2为稀释剂,利用急速混合燃烧分析了不同xO_2的火焰特性。结果表明:当xO_2≤0.5时,在可燃范围内可获得均匀稳定的管状火焰;xO_2=0.6,火焰结构不均匀但仍为稳定层流火焰;xO_2增加至0.7时,仅在低当量比下获得了稳定管状火焰,当量比为1.0附近则出现了不稳定燃烧;随着xO_2进一步增加,不稳定燃烧范围扩大。实验测量了xO_2≤0.4的丙烷可燃界限,相同xO_2下N2为稀释剂的可燃范围比CO_2的大;且在xO_2低至0.125时仍能燃烧,而CO_2为稀释剂时此值为0.18。

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CH_4/N_2/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N_2比例得到热值在3.6～5 MJ/m^3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。

声场扰动下预混旋流管状火焰动态响应特性

针对预混旋流管状火焰不稳定问题,开展不同空气体积流量和当量比甲烷/空气火焰对轴向声场扰动响应特性的实验研究,揭示了火焰对不同声场频率的动态响应范围,获得了声场扰动下火焰结构、声压、OH~*等的变化规律。结果表明:火焰对声场的响应呈现低通滤波特性,高频声场对火焰影响较弱,中、低频声场迫使火焰发生同频振荡,甚至引发熄火现象。通过调整入口体积流量发现低通滤波特性的特征频率和低频熄火频率受混合燃气的体积流量及当量比的影响较小。熄火拉伸率计算表明:相对于高当量比火焰,当量比小于等于0.65时火焰抗熄火能力较弱,在中频声场扰动下火焰局部熄火致使火焰抬升。

面向燃气轮机燃料适应性和燃烧稳定性问题的一种新型涡管燃烧技术

为了解决传统燃气轮机的燃料适应性差和燃烧稳定区间窄的问题,本研究提出一种新型涡管火焰燃烧系统,包括一个基于闪沸喷雾技术的燃料气化系统和一个具有多级进气、浓度分层特征的涡管火焰燃烧器。对甲醇、乙醇、二甲醚、航空煤油、生物航油五种液体燃料的燃烧特性进行了实验和数值模拟研究,结果表明:1)在气化系统中,通过对过热度的控制可以有效实现不同液体燃料的完全气化,大为降低了雾化质量对燃料物性的依赖性;2)在涡管火焰燃烧器中,五种液体燃料均可以形成稳定的涡管火焰,稀燃熄火极限均位于Φ=0.2左右,稳燃区间大为扩展;3)新型涡管火焰燃烧器具有浓度分层的特征,这一点对于燃烧稳定性的提高具有重要作用。

管状火焰燃烧器中高氧气浓度丙烷燃烧特性

对两种不同入口尺寸的急速混合管状火焰燃烧器开展了丙烷富氧燃烧特性研究,着重从火焰结构、燃烧范围、燃烧模式等,分析了燃料与氧化剂切向入口尺寸分别为0.5/0.5 mm(燃烧器A)及0.25/0.5 mm(燃烧器B)的丙烷燃烧特性,并基于Chemkin计算分析了内在机制。结果表明:在氧气浓度β≤0.5时,两者均能获得均匀稳定的管状火焰,火焰特征和燃烧范围相近;对于燃烧器A,随着β增加至0.7,化学反应时间缩短,掺混效果不足以维持火焰稳定;燃烧器B入口尺寸较小,入口速度更大,掺混更充分,在β=0.7时火焰仍稳定,β=0.8时火焰不均匀但仍稳定。此外,β≥0.7时,随当量比增加,燃烧器A、B均在低当量比和化学计量当量比附近出现了声不稳定现象,管状火焰区随β增加不断缩小。

高旋流数管状火焰纳米颗粒合成实验研究

针对火焰气相合成燃烧器产量低的局限性,在弱旋流滞止火焰的基础上发展了高旋流数管状滞止火焰燃烧器,并选用了TTIP作为前驱物开展纳米TiO_2合成实验研究.通过在燃烧器中添加射流管装置,与弱旋流滞止火焰相比,在保持纳米颗粒的粒径及比表面积不变的情况下,燃烧器单位燃料产生颗粒量可提高10倍以上.在单一合成实验基础上,进一步开展了掺杂合成实验研究,通过独立控制轴向和切向进给,得到了掺杂均匀的二氧化钛载体钯基催化剂。