当量比对干式低排放燃烧室燃烧及NO_x生成影响的数值研究

采用数值模拟方法研究了干式低排放(DLE)燃烧室的流场结构及不同当量比对燃烧室内燃烧及污染物生成特性的影响。结果表明:中心回流区的高温回流燃气形成稳定的点火源,保证了燃料的着火和稳定燃烧;随着当量比的增大,燃烧室内流场变化较小,整体轴向速度略有增加,回流区范围基本不变;温度场变化较大,高温区明显扩大,整体温度上升,出口截面温度分布出现不对称的现象,下半侧高温区域面积略大于上半侧;出口NO_x排放摩尔分数明显上升,整体NO_x摩尔分数迅速上升,中心回流区附近增幅最为明显;旋流器的导向作用使燃烧室温度和热力型NO_x分布不均;降解当量比对控制DLE燃烧室NO_x排放有利。

低排放燃烧室化学反应器网络模型的参数化

为了掌握低排放燃烧室的污染物排放情况,对其化学反应网络器(CRN)模型的参数化进行研究。对爬升工况下燃烧室CFD数值模拟结果进行分析,划分燃烧室的结构,得到燃烧室的CRN模型。再利用自编程软件对燃烧室的结构参数和进口参数进行参数化定义,并把参数化的CRN模型在不同工况下的模拟结果与试验结果分别比较。结果表明:在慢车工况下二者相差不大,在爬升工况下二者差异也在允许误差范围之内。验证了该模型可行性较好,该参数化CRN模型可用于预测低排放燃烧室的污染物排放量和出口温度。

民用航空发动机低排放燃烧室技术

国际上对民用航空运输污染排放的限制标准越来越严格,燃烧室作为民用航空发动机污染排放的唯一来源,降低污染排放物的生成量是燃烧室研制面临的重要任务,低排放燃烧技术作为民用航空发动机的关键技术之一,是支撑民用航空发动机研制和进入市场的核心技术。本文简述了民用航空发动机污染排放标准的发展趋势、污染物的生成机理和控制、先进低排放燃烧室技术和未来超低排放燃烧技术发展方向。

燃气涡轮发动机干低排放燃烧室的研制及发展

简要介绍了RR、GE、PW、BMW-RR和SNECMA等公司燃气涡轮发动机干低排放燃烧室的设计、研制和应用,分析了燃料分级、预混预蒸发、贫油—猝熄—富油燃烧等干低排放燃烧室技术的特点,指出了干低排放燃烧室的发展潜力。

典型工况下低排放燃烧室的压力振荡特性

为了研究低排放燃烧室在典型工况下的压力振荡特性,针对模型燃烧室进行了燃烧自激振荡特性试验。在试验中测量了采用贫油预混预蒸发（LPP）燃烧技术的低排放燃烧室在典型工况下的压力振荡频率和幅值,在燃烧室进口压力为1.10~2.77MPa、燃烧室进口温度为656~845 K、燃烧室压降为3.41%~4.35%范围内,分析了燃油粒径变化对振荡特性的影响。分析结果表明：局部当量比脉动是引发燃烧不稳定的因素之一。通过计算燃油二次雾化状态下的液滴最大粒径,发现燃油液滴粒径的变化对主燃级出口处的局部当量比脉动有直接影响,从而引起燃烧室压力振荡幅值和频率的变化。

商用航空发动机先进低排放燃烧室技术进展

越来越严格的环境法规和排放标准的挑战推进了商用航空发动机低排放燃烧燃烧室的演化与发展。GE公司的DAC燃烧室和TAPS燃烧室,P&W公司的TALON燃烧室,RR公司的第五阶段燃烧室和Honeywell公司的SABER燃烧室是目前最先进的低排放燃烧室技术。本文综述了当前低排放燃烧燃烧室的技术特点和研究进展,指出了低排放燃烧燃烧室技术的发展趋势。

柴油机低排放燃烧系统研究

针对某款匹配株式会社电装第3代180 MPa电控高压共轨喷射系统和采用EGR方案的全新开发的国Ⅳ平台中型柴油机,研究了其3种不同燃烧室形状与喷油器匹配的燃烧规律,结果表明大径深比带翻边结构的2#燃烧室与8×810×150型号喷油器更加适合低排放燃烧系统开发要求。采用STAR-CD计算模拟软件,对油束落点与燃烧室的运动情况进行模拟分析。结果表明,模拟计算结果与试验结果基本一致,从而验证了试验的准确性和模拟计算的可靠性。

基于满足Tier 4排放法规的低颗粒排放燃烧系统开发的喷油策略研究

在一台非道路用中型发动机上展开了燃油喷射系统、进气系统以及废气再循环(EGR)系统控制策略的研究、开发。该方案旨在采用高压共轨燃油喷射系统,通过优化喷油嘴参数将发动机的颗粒(PM)排放控制在0.02 g/kW.h以下。为了寻求NOx,PM排放及燃油经济性之间的最佳均衡关系,该燃油喷射系统具有较高的控制柔性,最高喷射压力可达200 MPa。阐明了该系统结合采用特殊特性的喷油嘴和燃烧室结构对降低PM排放的潜力。还阐明了控制机油消耗对于避免PM中含有大量可溶性有机组分的重要性。这种技术配置不但可以减少CO2排放和溶解到机油中的碳烟,而且从寿命周期费用角度考虑对用户来说也是非常有利的。

先进低氮氧化物排放燃烧室技术分析

富油燃烧-猝熄-贫油燃烧(RQL)是一种较为先进的航空发动机燃烧室技术,其中的关键技术是富油燃气与空气进行快速充分均匀的混合。先进低氮氧化物排放(TALON)燃烧室属典型的RQL燃烧室。本文对TALON燃烧室原理进行了概括性分析,并提出了TALON燃烧室设计理念上的可借鉴与启迪之处。

天然气同轴分级低排放燃烧室点火特性研究

针对某型同轴分级燃烧室点火工况下不同因素的点火特性问题,采用数值模拟的方法,研究点火工况下不同的点火位置、热射流速度、热射流持续时间等因素对点火性能的影响,确定点火工况下最佳点火方案并模拟点火过程。研究发现:点火位置靠近燃烧室出口时拥有较好的点火性能,但火核发展速度较慢。热射流火焰速度越高,受流场轴向速度的影响越小点火性能越好。热射流持续时间的增长使得壁面生成的火核体积增大,点火成功率增高。

燃气锅炉低排放燃烧技术应用探究

燃气锅炉作为能源供应和工业生产的关键设备,其燃烧过程中的污染物排放对环境影响巨大。因此,开发和应用高效的低排放技术,不仅能帮助企业满足环保法规,还能提升能源利用效率,具有重要的现实意义和广泛的应用前景。本文分别从设计与建设和运行与维护两方面探讨了燃气锅炉低排放燃烧技术的具体应用,在此基础上,进一步分析了燃气锅炉低排放燃烧技术的环境与经济效益,有助于推动低排放燃烧技术应用的不断深入,进而推动燃气锅炉的长远发展。

分级燃烧低排放燃烧器数值模拟与参数优化

为了研究轧制加热工序中的能源消耗和污染排放问题,对其核心部件燃烧器在燃烧过程中温度和产物的影响因素和分布规律进行了研究。采用CFD建立了全尺寸的某型天然气燃烧器和加热中试炉的三维模型并进行了数值模拟计算,对燃烧产物的影响因素进行了分析,通过对燃烧器参数进行优化,建立了排放产物浓度与空气预热温度、空气分级比例的数学关系。结果表明:燃烧器产生的污染产物主要为热力型一氧化氮,提高空气预热温度可以提高燃烧速率,提高加热炉的整体温度,但氮氧化物的排放量也急剧升高,当空气预热温度不超过100℃,此时炉内温度高且氮氧化物排放量为76.42 mg/m^(3),燃烧性能良好,加热炉膛出口一氧化氮浓度与空气预热温度呈指数正相关关系;通过数学拟合,加热炉出口一氧化氮浓度与一次空气比例、二次空气比例呈二元幂值正相关关系,降低一次空气和二次空气进气量,适当提高三次空气进气量可以减少氮氧化物的排放,当分级空气比例为15%-45%-40%时,氮氧化物排放量最低为41.93 mg/m^(3)。燃烧产物浓度与空气参数的数学方程对于实际燃烧器和加热炉的进一步设计、控制和优化过程有着十分重要的意义。

超低排放燃烧技术在包钢长材厂高线加热炉中的应用

随着我国“双碳”政策的出台与落实,包钢钢联股份有限公司长材厂积极响应国家政策要求,利用超低排放燃烧技术减少加热炉烟气中氮氧化物(NOX)的排放,满足了相关环保要求与排放标准。基于此,从实际情况出发,对包钢长材厂的基本情况进行阐述,明确了改造原则、改造方案与主要污染排放物的来源及产生原因,并提出了具体技术措施,旨在为完成减排要求提供参考与帮助。

掺烧不同比例乙醚对船用柴油机燃烧和排放性能的影响

为研究掺烧不同比例的乙醚对柴油机燃烧及排放特性的影响,以4190Z L C-2型船用中速机为研究对象,利用AVL_FIRE仿真软件构建燃烧室高压循环模型,在全负荷工况下对比实测与仿真缸压和放热率曲线,验证模型的准确性。在全负荷工况下,通过仿真模拟实验,在柴油中分别掺混体积分数为0%、5%、10%、15%的4种比例的乙醚,研究其对柴油机燃烧和排放特性的影响。结果表明:与燃烧纯柴油相比,使用柴油-乙醚混合燃料,缸内最大爆发压力和缸内最高温度均有所下降,对应的曲轴转角也稍有延后。增加乙醚的掺混比例,CO和NO的排放量均呈现降低趋势,碳烟排放略有增加。在反应过程中,乙醚加入延长了混合燃料的滞燃期,油气混合更加充分,放热过程稳定,提升柴油机的稳定性。当乙醚掺混体积分数为15%时,NO排放量较原机降低12.7%,CO排放量降低7.8%,碳烟排放量增大10.7%。

气-液燃料燃烧理论与低碳技术

脉冲爆震发动机(pulse detonation engine,PDE)和转子发动机是动力机械的重要分支,具有广阔的应用前景。缸内燃烧不充分是限制其燃烧排放性能提高的瓶颈,主要原因是缺乏对燃烧室内流动和燃烧过程的深入认识。为此,本团队围绕脉冲爆震发动机和转子发动机燃烧室内流动和燃烧的耦合机理开展了深入研究。

甲醇喷射正时对柴油/甲醇双燃料HCCI发动机燃烧及排放特性的影响研究

文章利用CFD仿真软件Converge研究了甲醇喷射正时对柴油/甲醇双燃料HCCI发动机燃烧和排放特性的影响。研究结果表明:随着甲醇喷射正时提前,缸内混合气质量提高,缸压峰值和压力升高率均升高,缸内温度分布更加均匀;当甲醇喷射正时提前角度较小时,缸内混合气存在明显的浓度梯度,使得燃烧始点前移;随着甲醇喷射正时提前,SOOT,HC和CO的排放量显著减少,当甲醇喷射正时为150℃A BTDC时,HC排放量最低;甲醇喷射正时的提前也减弱了甲醇汽化潜热对缸内温度的影响,导致NOx排放量升高。

重型柴油机中参数对系统燃烧排放的影响

重型柴油机中扩散燃烧的速率和有害物质排放取决于燃烧过程中的油气混合过程。高效和洁净燃烧关键是提高油气混合速率。研究采用高充量混合基数强化油气混合,燃油快速燃烧,提升柴油机的机器性能。研究结果显示,当循环油量为150mg时,CO排放量最低,当进气压力为0.36MPa时,瞬间放热率最大。增大进气压力可以提高缸内充量密度,降低平均温度,加快油气混合,对有害物的排放改善效果明显。柴油机的进气与喷油参数会影响柴油机的燃烧及排放性能。

一种贫油燃烧室进口温度和压力对污染物排放影响的试验研究

以一种中心分级的贫油预混预蒸发单头部燃烧室为研究对象,通过模拟不同燃烧室进口温度和压力,研究其对污染物排放的影响。结果表明,燃烧室进口温度和压力升高对CO、UHC的生成影响相对较小,但对NOx的生成影响很大。通过对排放数据的最佳拟合,得到了NOx发散指数与进口温度和压力之间的预估关系式,并利用已有的单头部燃烧室返场与巡航状态及三头部扇形燃烧室爬升与起飞状态的NOx排放试验数据,对其进行了验证。

基于数值模拟的柴油-天然气RCCI发动机不同预喷时刻下燃烧与排放特性研究

随着计算机技术的不断发展,数值模拟方法变得更加成熟,并成为现今内燃机研究的主要手段。文章运用CONVERGE软件,采用数值模拟方法,对柴油-天然气双燃料反应活性控制压燃发动机燃烧与排放性能进行研究。根据研究机型参数,进行三维几何模型的构建,优化仿真模型并实施数值计算模拟,建立了满足实际要求的发动机燃烧模型。采用数值模拟方法,得出二次喷射下不同预喷时刻缸内主要参数变化曲线及相关云图,找出最有利的预喷时刻段,对研究其他因素对双燃料发动机燃烧与排放特性的影响具有重要的指导意义和参考价值。