LGA300激光气体热值分析系统在混合煤气管网中的应用

燃气热值是燃气最主要的质量指标,热值准确检测对燃气科学配比和有效利用具有重要的意义。本文介绍了LGA300型激光气体热值分析系统在混合煤气管网中的应用情况,以及基于实时热值分析的燃气配比自动调节体系的架构。

RLB－1型气体热值仪的改进

ＲＬＢ－１型气体热值仪的改进薛润林（南京煤气厂，南京市，２１００２８）我厂生产的油煤气、直立炉煤气、水煤气经混合后外供市煤气管网，出厂煤气热值应用ＲＬＢ－－１型气体热值仪（以下简称热值仪）进行连续自动测量。出厂煤气热值控制在１６．７４８土０．４１９Ｍ...

低热值气体旋流燃烧器燃烧特性的数值研究

针对我国低热值气体产量大、热值低、着火难、火焰稳定性差的问题,基于分级燃烧的思想设计了一款低热值气体燃烧器,其中心形成富燃的稳燃火焰,外围产生旋流燃烧火焰,在燃烧器出口设计了稳燃扩口,实现了低热值气体单燃烧器稳定燃烧。采用数值计算方法,建立了燃烧器计算模型,研究了预热温度对低热值气体燃烧器燃烧特性和污染物排放特性的影响,分析了空气预热和低热值气体预热时的速度场、温度场和NO排放情况。结果表明:随着预热温度的升高,最大回流速度增大,炉膛出口NO体积分数逐渐升高,低热值气体预热对燃烧的影响强于空气预热。

多孔介质内低热值气体燃烧及传热数值模拟

以一个简化的氧化铝(Al2O3)堆积小球多孔介质燃烧器为模拟对象,使用计算流体力学(CFD)方法对低热值气体燃烧进行模拟研究.考虑气体的湍流扩散和气固间的对流换热及固体间的辐射和导热换热,通过研究多孔介质内的压力分布、速度分布、温度分布及组分分布,对多孔介质内的总的热流密度及辐射热流密度进行对比分析,揭示燃烧器内不同轴向位置的燃烧及换热规律.结果表明,低热值气体在氧化铝(Al2O3)堆积小球多孔介质燃烧器内燃烧时火焰面前沿气固温差大于火焰面后气固温差.火焰面前沿固体温度高于气体温度,热量由固体传向气体,对流换热强度较大;火焰面后沿气体温度高于固体温度,热量由气体传向固体,对流换热强度较小.

低热值气体燃料发动机燃烧特性试验研究

在一台单缸火花点火发动机上开展了燃用不同组分配比的低热值气体燃料燃烧特性的试验研究，分析了发动机燃用天然气掺加氮气0％～35％组成的低热值气体燃料在不同负荷下的缸压、压力升高率、放热率、火焰发展期、快速燃烧期及其循环变动性能。研究结果表明：不同负荷下，随着低热值气体中氮气体积分数的增加，最大缸内压力和压力升高率降低，燃烧放热率下降，火焰发展期变长，同时低热值气体中氮气体积分数增加导致发动机放热率曲线型心明显偏离上止点；低热值气中氮气体积分数小于20％时，燃烧稳定性较好，平均指示压力和最大缸压具有强线性相关性，但当氮气体积分数达到30％，小负荷工况下燃烧循环变动明显加强。

低热值气体发动机涡团与火焰面相互作用

基于大涡模拟方法对一台燃用低热值气体燃料的发动机缸内湍流涡团与火焰相互作用过程开展了模拟,分析了缸内急燃期火焰传播过程中火焰前锋面上湍流涡核的分布特征,研究湍流涡团与火焰面的相互作用机理,并研究了涡对结构对火焰面传播的影响.结果表明:急燃期燃烧过程中,缸内背景湍流和火焰面相互作用,促使高强度涡核分布在火焰前锋面上,而涡核增大火焰面褶皱程度,火焰面面积增加,有助于更多高强度火核的产生;未燃区涡对的两个涡团相互逆向旋转导致火焰面受到局部的卷吸或者拉伸等作用,是火焰面出现明显皱褶的主要原因.

低热值气体蓄热燃烧产生高温气体

针对低热值气体蓄热燃烧产生高温气体系统,研究低热值气体的系统贫燃极限、高温气体可达温度及影响因素规律.在搭建的大型低热值气体蓄热燃烧高温气体发生试验系统中,试验研究低热值气体浓度和产生的高温烟气温度、流量之间的关系,探讨启动能量和换向周期的影响.通过实验和能量平衡分析,结果表明,该系统的低热值气体系统贫燃极限接近200kJ/m3;在系统中燃烧甲烷体积分数为1.2%的低热值气体可连续稳定产生温度高于1 000℃的高温烟气,系统热效率大于80%.

旋流燃烧器燃用低热值气体燃料的三维数值模拟分析

本文借助CFD技术对低热值气体在旋流燃烧器内的燃烧过程进行数值模拟。通过改变旋流燃烧器的导流叶片安装角度、燃料-空气预热温度、过量空气系数等参数,对热值为4.2 MJ/m3的低热值气体的多个冷热态工况进行数值计算,研究燃烧器结构参数及着火条件对燃烧过程的影响。本文为低热值气体燃料的利用以及相关燃烧器具的开发提供了参考依据。

低热值气体燃料层流燃烧特性

在定容燃烧弹中开展了当量比、燃料组分、初始压力对低热值气体燃料层流燃烧特性影响的试验研究,建立了准维双区模型,基于在定容弹内实测的压力曲线,计算了规范化质量燃烧率.研究结果表明:燃料中氮气比例的增加导致压力峰值降低,火焰发展期和燃烧持续期增长;化学计量比附近的燃料燃烧进行的较充分,压力峰值最高,火焰传播速率最快,燃烧持续时间短;初始压力的增加使质量燃烧率下降,燃烧持续期有所延长.

低热值气体燃料掺氢火焰稳定性的研究

基于直接数值模拟方法和详细化学反应机理研究了流体动力学不稳定性和热-质扩散不稳定性共同作用下的低热值气体燃料掺氢胞状火焰的发展和演变过程.建立了多组分气体燃料燃烧控制方程,获得了不稳定性作用下的低热值气体燃料掺氢胞状火焰的多种演变形式:胞的分裂、局部熄灭、二次熄灭和再燃.研究结果表明随着燃料中H2的增加,胞状火焰出现的时间提前,火焰胞的幅值增加.随着燃料中CO2的增加,火焰的不稳定性受到抑制.低热值气体燃料掺氢火焰在不稳定时会出现火焰胞的分裂、局部熄灭和再燃等3种动力学形态.胞的二次熄灭只发生在热-质扩散不稳定性较强的稀燃H2/空气火焰中.

中、低热值预混气体在双层多孔介质中的贫燃特性

为了研究中、低热值预混气体在双层多孔介质中的贫燃特性,搭建双层多孔介质燃烧实验系统,得到高炉煤气、生物质气化气、垃圾填埋气在不同当量比（0.60~0.75）工况下的温度分布、稳燃极限以及污染物排放特性.结果显示,随着燃气流速的增大,火焰稳定位置向下游移动.在实验当量比范围内,高炉煤气的最大稳燃上限为24cm/s,生物质气化气的最大稳燃上限为50cm/s,垃圾填埋气的稳燃范围为14~30cm/s.结果表明：中、低热值气体的稳燃极限受其热值与成分的影响.高炉煤气的CO排放量最高为303mg/m3,垃圾填埋气在各个工况下的CO排放量均低于15mg/m3,3种预混气体在双层多孔介质中的NOx排放量均低于10-6.

基于可变压缩比技术大功率低热值气体燃料发动机性能优化

为充分利用低热值气体燃料以缓解能源危机带来的压力,改善大功率低热值气体燃料发动机的燃烧过程和热效率,建立了大功率低热值气体燃料发动机的热力学循环仿真模型。研究了可变压缩比对发动机各负荷下性能和燃烧过程的影响规律,并对各工况下的压缩比进行数值优化。结果表明:大功率低热值气体燃料发动机应用可变压缩比技术,可以使发动机适应不同成分和理化性质的低热值燃料。部分负荷工况下,可以使发动机压缩比大幅提高,提高部分负荷下混合气压缩效果,改善了发动机的燃烧过程。应用可变压缩比技术,在中等负荷工况下热效率改善效果在4%~8%左右,小负荷较高转速下,热效率改善效果接近10%。可变压缩比改善了大功率低热值气体燃料发动机的热效率,为充分利用低热值气体燃料奠定了理论基础。

气体组分对低热值气体MILD燃烧性质的影响

用C_(3)H_(8)、CH_(4)、CO、H_(2)、CO_(2)、N_(2)合成不同组分的低热值气体,并在燃烧炉中实现低热值气体的MILD燃烧。通过对比不同组分低热值气体MILD燃烧的温度和O_(2)、CO、NO_(x)浓度,研究气体组分对低热值气体MILD燃烧性质的彩响。结果表明不同组分的低热值气体均能实现MILD燃烧,且具有均匀的温度场和非常低的污染物排放。可燃组分中氢气能大大降低炉内CO和NO_(x)的生成;不可燃组分中C0_(2)热容高,能降低炉膛温度差,同时延后炉内反应区域。

高热值气体燃料低NO_x燃烧器开发

涉及一款高热值气体燃料低NOx燃烧器的研发。仿真预测了火焰长度、火焰刚性、NOx排放指标,并设计了试验样机,测试了各项参数。测试结果表明,该燃烧器火焰稳定性好,刚性强,能力调节比大,烧嘴轴向温度均匀性高,NOx排放指标改善了。

基于TG-MS研究不同升温速率下褐煤热解气体产物析出特性及其动力学参数

为研究褐煤热解特性及动力学参数分布规律,采用热重质谱联用分析仪(TG-MS)对锡林郭勒褐煤进行不同升温速率下的热解实验,研究了不同升温速率下煤样的热失重规律、CO和H_2析出过程的变化规律,并对热解气体产物热值及未冷凝气体效率进行了计算。实验结果表明:煤样热解初始阶段,不同升温速率下水分析出速率相等,与热解升温速率关系不大。随着热解时间延长,煤样的质量逐渐降低。不同升温速率下热解煤样最终残留质量相差不大,平均剩余为6.51mg。热解转化率较小时,活化能E值较大,指前因子A较高。随着热解转化率的逐渐增大,反应活化能呈现降低趋势,这表明随着热解温度的升高,煤中分子吸收能量后克服反应势垒差值降低,热解反应速率增大。CO和H_2释放过程可大致分为三个阶段,且析出峰温随着升温速率增大向高温段移动。热解气体产物热值和未冷凝气体效率呈波浪状变化趋势。

低热值气体无焰燃烧性能的影响研究

能量是人类社会正常存续与可持续发展的重要基础,当前,世界化石能源逐渐减少,急需寻找可替代的能源类型,低热值气体属于可替代能源之一,在地球上的存量相当丰富,对低热值气体燃烧相关问题进行研究具备一定的现实意义。本文通过对相关文献进行查阅,从气体组分对低热值气体无焰燃烧性能的影响这一角度着手,通过实验方式对其具体影响进行深入分析,希望本文的研究内容能够为低热值气体真正成为稳定能源类型提供一定理论指导。

热值仪的改进及应用

我厂生产的油煤气、直立炉煤气、水煤气混合后外供市煤气管网,出厂煤气热值应用RLB-1型气体热值仪(以下简称热值仪)进行自动测量。煤气热值控制在16.748±0.419MJ/m^3。热值仪原理如图1所示。

实验研究气体燃料掺烧氢气的火焰层流燃烧特性

开展了低热值气体燃料掺烧氢气的实验研究。搭建了定容燃烧弹实验系统,分析了不同初始条件下低热值气体掺氢燃料的火焰层流燃烧速度的变化趋势。实验结果表明,增加初始压力会降低火焰的层流燃烧速度;增加初始温度会提高火焰的层流燃烧速度;掺氢比的增加会提高火焰的层流燃烧速度,但增加了火焰的不稳定性;当量比对火焰层流燃烧速度的影响比较复杂,一般浓混合气燃烧速度大于稀混合气。本文的研究为低热值气体燃料掺氢发动机的设计和开发提供实验依据。

微型燃气轮机中低热值燃烧室设计及试验研究

微型燃气轮机发电是生物质气化等工艺产生的中低热值燃气的重要利用途径。基于热值为7.5MJ/m^3(标准状态)的生物质气和E100型天然气微型燃气轮机设计了一种"单旋流多孔燃料喷射"中低热值低排放燃烧室,并进行了燃烧室部件试验。低压部件试验表明所设计的燃烧室点火顺利、在设计出口温度下燃烧效率高于98.5%、氮氧化物排放小于20 mg/m^3。实验结果表明所设计的燃烧室可以实现中低热值燃料的高效稳定低排放燃烧,证明了燃烧室的可靠性,可以进行下一步的整机试验研究。