高炉煤气直流燃烧器的试验研究

对常规直流燃烧器和不同锥形半角的扩口直流燃烧器进行了高炉煤气稳燃试验,分析了高炉煤气的稳定着火原理、淬熄现象及脱火特性.结果表明:小内径直流燃烧器对燃烧具有强烈的淬熄作用;燃烧器类型对高炉煤气的脱火极限有较大影响,扩口直流燃烧器的脱火极限高于常规直流燃烧器.

一次氧化剂O_2体积分数对富氧燃烧煤粉着火距离影响的数值模拟

对40kW同轴射流富氧煤粉燃烧试验系统进行数值模拟,研究了在总体O2体积分数和氧化剂过量系数一定的条件下,不同一次氧化剂O2体积分数对同轴射流富氧燃烧煤粉着火距离的影响,分析了低一次氧化剂O2体积分数下富氧燃烧煤粉着火及火焰稳定性.结果表明:在总体O2体积分数为40%和氧化剂过量系数为1.15的条件下,当一次氧化剂O2体积分数为20.9%时,着火距离较小,为附着火焰;当一次氧化剂O2体积分数减小至14.6%、10.0%和5.5%时,着火距离明显增大,着火延迟,为分离火焰;适当提高二次氧化剂预热温度有利于低一次氧化剂O2体积分数下富氧燃烧的煤粉着火及火焰稳定.

同轴旋转分层流燃烧器一次风扩展角α的实验研究

运用CCD摄像机对同轴旋转分层流低NOx燃烧器出口空气动力特性进行了可视化研究,并对采集的图像和数据进行了一系列处理。对一次风扩展角α进行了定义,分析了一、二次风量比以及一、二次风叶片的位置对一次风扩展角α的影响,并对其变化规律进行了研究,为同轴旋转分层流燃烧器分层机理的研究打下了基础。

直接火焰冲击加热技术的研究与开发

为研发直接火焰冲击加热技术,设计了一种三重同心管逆扩散燃烧直接火焰冲击加热烧嘴,燃气采用丙烷,氧化剂中氧的体积分数为40%～70%,实现富氧燃烧。系统研究了燃气流量、氧化剂氧含量、空气过剩系数、烧嘴内外层通道氧化剂分配比例等燃烧工艺参数对烧嘴火焰形态和燃烧特性的影响,并在此基础上设计出窄间距多火焰烧嘴,提出了高温火焰温度间接测量方法。研究结果表明,三重同心管烧嘴外层通道微小氧化剂流量起到稳定高速火焰的作用。内外层氧化剂流量分配比例为20∶1时,火焰温度最高。各种燃烧工艺条件下,火焰温度都随着氧化剂中氧含量的增加而增加,火焰温度最高点距烧嘴出口的距离在70～120 mm范围内。

直流式低热值煤气燃烧器稳燃特性研究

对常规直流燃烧器和锥形半角不同的扩口直流燃烧器进行了低热值煤气的着火和稳燃试验。研究发现:直流燃烧器内径小于8 mm时,其淬熄作用严重影响火焰稳定;提高H2浓度可以改善低热值煤气的稳燃特性;对于低热值煤气,扩口直流燃烧器的稳燃性能优于常规直流燃烧器;扩口直流燃烧器的锥形半角大于10°时,可产生双点火环,提高脱火极限。

值班级当量比变化对分级燃烧室动态燃烧特性影响研究

本文以天然气同轴分级燃烧室为研究对象,使用FGM燃烧模型结合WMLES的数值计算方法,通过改变值班级燃料流量,研究当量比变化引起的动态特性变化规律,为同轴分级燃烧室动态变工况的计算做铺垫。研究表明,值班级当量比从1.475降低至1时,值班级火焰长度从3.5d降低为2.5d,值班级火焰张角从30°降低为20°,当值班级当量比动态变化过程中,平均温度从最高的1350 K逐渐下降到1275 K,之后上升并最终稳定在1310 K左右,当量比上升过程中会出现持续0.005 s的大范围高强度释热区。由此得到了同轴分级燃烧室值班级当量比变化下动态燃烧特性,为同轴分级燃烧室实际运行控制提供参考。