天然气掺氢时部分预混燃烧器的燃烧特性试验研究

原本为管网天然气设计制造的燃具在不同掺氢比的天然气下运行时的性能优劣,是天然气掺氢技术能否在家用燃具领域持续发展的关键。本文以常见于热水器的一种大气式燃烧器为对象,搭建石英玻璃燃烧室,采用受控的燃气与一次空气、二次空气混合方式,系统地考察了单片燃烧器在0%~40%的掺氢比下、不同一次空气系数和热负荷下的火焰形态、离焰极限、燃烧器温度以及CO、NO_(x)等烟气排放情况。结论表明:掺氢比的升高使得燃烧器的离焰极限升高,燃烧器最高温度先下降后上升,CO排放改善,NO_(x)排放没有可预测的规律。本文的研究对于更具适应性燃具的设计和合理确定掺氢比,有一定借鉴作用。

低甲烷浓度煤层气部分预混式旋流燃烧器燃烧特性的实验研究

针对低甲烷浓度煤层气的特点,设计了150kW部分预混式旋流燃烧器,实验研究了燃烧器结构对低甲烷浓度煤层气燃烧的影响,考察了低甲烷浓度煤层气在燃烧器内的速度分布特性、旋流强度及甲烷浓度变化对温度分布的影响规律。结果表明：加装钝体结构的旋流燃烧器在燃用甲烷体积分数为20%的煤层气时,火焰长度降低,射流刚性增强,燃烧高效稳定;Z轴的逆轴向速度梯度范围随着直旋配风比的增加逐渐增大,射流刚性提高,中心回流区域变大;R轴的逆轴向速度梯度范围随着距离燃烧器喷口距离的增加逐渐缩小,回流区域变小,卷吸高温烟气的能力下降,不利于高效稳定燃烧;燃烧器喷口中心处的旋流强度随热负荷的增加而逐渐增大;当热负荷增加到50%以后,旋流强度随过量空气系数的增大而小幅度波动;当煤层气中甲烷体积分数为20%~30%时,随着甲烷浓度的增加,燃烧器出口的火焰形状呈现出变短变窄的趋势,燃烧稳定性提高,出口温度不超过1 000K,可以有效避免喷口被烧坏。

小型部分预混燃烧器在PNG和LNG下的离焰和黄焰燃烧特性研究

设计了一台功率为1.5kW的小型部分预混燃烧器,其中燃烧器头部材质分别为铸铁和铜铝。通过改变燃气和空气预混比例,实验测试了不同PNG和LNG下燃烧器的离焰和黄焰特性,结合燃烧器头部温度变化规律,分析了在天然气置换后部分预混燃烧器的燃烧特性。实验发现:在发生黄焰时,铜铝材质拟合线性斜率分布在-6.2^-18.6,铸铁材质分布在-4.6^-9.0,在发生离焰时,铜铝材质拟合曲线曲率分布在1.3~2.7,铸铁材质分布在1.1~3.3,铜铝材质头部温度波动大,而铸铁材质保持相对平缓的温度变化趋势;发生离焰时,在高火孔热强度下,LNG引射的空气量波动小,燃烧器头部温度基本不变,PNG引射的空气量下降,火焰根部温度出现上升;黄焰发生时,LNG的引射空气量是PNG的1.2倍左右,引入过多的室内空气,导致燃烧器头部、火焰根部的温度降低。