顶部点火下甲烷-空气预混泄爆特性研究

利用自主设计和搭建的1 m 3矩形泄爆系统,开展了顶部点火条件下7%~13%浓度范围的甲烷-空气预混气体泄爆实验,研究甲烷浓度对泄爆过程中火焰演化和内部超压特性的影响规律,并结合压力时程曲线和火焰演化图像等进行机制分析,研究结果表明:浓度对甲烷-空气预混气体的泄爆特性有显著影响,在特定甲烷浓度下,容器内部超压出现双峰现象,在各浓度下均出现压力峰值P 1,而压力峰值P 2仅在浓度为9%出现。各浓度均出现的第一压力峰值P 1随着浓度的增加呈现先增大后减小的趋势,而该峰值出现时间的变化趋势却与之相反,两者均在甲烷浓度10%下取得极值。这一现象主要由初始火焰传播、外部爆炸、亥姆霍兹振荡和泰勒不稳定性等因素综合影响形成。仅在甲烷浓度9%出现由火焰与声波耦合作用诱发产生的声学峰值P 2,该峰值远大于压力峰值P 1;其主要由火焰和声压的相互促进与扰动触发热声耦合作用影响形成。火焰向下传播速度随浓度呈先增加后减小的趋势,在甲烷浓度10%时达到最大值,且稍富燃状态下燃烧速度总体较快。

顶部点火上吸式固定床中农业废弃物气化特性分析

为了了解在固定床气化炉中生物质的气化特性和炉内温度演变规律,该研究采用顶部点火上吸式(top-lit up draft,简称TLUD)固定床气化炉研究了农业废弃物的气化行为,重点考察了不同空气流量下炉内温度分布、燃气成分和热值的变化规律,探讨了生物质气化过程机理。结果表明,气化过程明显分为2个阶段,即挥发份的析出和焦炭的缓慢气化。整个气化过程中燃气的热值可稳定维持在3MJ/m3以上,温度场的演变过程与波传递具有相似性,花生壳和稻壳的最佳空气当量比分别为0.31和0.35,且其燃气中焦油含量很低,分别为0.25、0.49g/m3。该研究为TLUD固定床气化炉的设计和运行提供了有益的参考。