旋流燃天然氣燃燒器燃燒特性實驗研究

【摘要】：天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)的氣體燃料,在我國能源消費中占據(jù)越來越高的比重。與燃煤和燃油相比,天然氣清潔、儲量大、熱值高、排污低、經(jīng)濟(jì)性好。盡管天然氣屬于清潔能源,但是其燃燒過程產(chǎn)生的污染物也會對環(huán)境造成不同程度污染,因此,潔凈燃燒技術(shù)受到了越來越多學(xué)者們的關(guān)注。旋流燃?xì)馊紵魇且环N高效燃燒器,目前其在天然氣鍋爐中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,但其通常導(dǎo)致大量的NOx生成。為了提高燃燒效率、降低污染物排放,開發(fā)一種新型低NOx旋流燃?xì)馊紵骶哂兄匾默F(xiàn)實意義。本課題根據(jù)研究內(nèi)容需要,設(shè)計了一款符合要求的新型低NOx旋流燃天然氣燃燒器。為了選擇燃燒器最優(yōu)工況并且實現(xiàn)燃燒器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,本課題還設(shè)計并搭建了煙氣成分監(jiān)測實驗臺和平面激光誘導(dǎo)熒光(PLIF)系統(tǒng)實驗臺。通過實驗研究了不同的配風(fēng)比、過量空氣系數(shù)、熱負(fù)荷、添加CO2對燃燒器燃燒特性的影響,并且實驗驗證了燃燒器的穩(wěn)焰盤和中心燃?xì)夤苁欠襁_(dá)到設(shè)計要求。實驗結(jié)果表明,直流空氣與旋流空氣的配風(fēng)比例達(dá)到1:9時即為最佳二次風(fēng)配風(fēng)比;過量空氣系數(shù)為1.3時甲烷燃燒最充分;當(dāng)甲烷中或空氣中添加CO2時,隨著CO2含量逐漸增加NO排放先增加后降低;穩(wěn)焰盤穩(wěn)燃作用和中心燃?xì)夤苤甲饔镁_(dá)到設(shè)計要求。通過激光誘導(dǎo)熒光實驗測量了不同的配風(fēng)比、過量空氣系數(shù)、添加CO2時火焰中OH自由基分布的變化。實驗結(jié)果表明,過量空氣系數(shù)為1.3時火焰中OH自由基的輻射熒光強度最強;配風(fēng)比為1:9時火焰中OH自由基的輻射熒光強度最強;燃料中添加CO2時火焰鋒面逐漸升高,OH自由基的輻射熒光強度隨著CO2含量增加先減弱再增強最后又開始減弱;空氣中添加CO2時火焰鋒面同樣逐漸升高,而OH自由基的輻射熒光強度隨著空氣中CO2含量增加先增強再減弱。 【關(guān)鍵詞】：旋流燃燒器 配風(fēng)比 CO2 煙氣成分 PLIF
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK16
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 研究背景及意義9-11
• 1.1.1 氮氧化物的危害9-10
• 1.1.2 氮氧化物生成的途徑10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 燃?xì)馊紵魅紵匦匝芯楷F(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 火焰結(jié)構(gòu)可視化研究13-16
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 實驗系統(tǒng)及測量方法介紹18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 旋流燃?xì)馊紵骱喗?/span>18-19
• 2.2.1 旋流燃?xì)馊紵鞯姆诸?/span>18-19
• 2.2.2 旋流燃燒器的特點19
• 2.3 燃燒器參數(shù)計算19-27
• 2.3.1 燃?xì)馀渌拖到y(tǒng)20-22
• 2.3.2 空氣配送系統(tǒng)22-25
• 2.3.3 燃?xì)鉂u縮噴管25-26
• 2.3.4 穩(wěn)焰盤26-27
• 2.4 煙氣成分監(jiān)測實驗臺介紹27-31
• 2.5 激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)實驗臺介紹31-33
• 2.5.1 PLIF自由基濃度分布測量原理31
• 2.5.2 PLIF測量系統(tǒng)介紹31
• 2.5.3 實驗配氣系統(tǒng)31-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第3章 煙氣成分測量實驗研究34-59
• 3.1 引言34
• 3.2 實驗方法34-35
• 3.3 不同的配風(fēng)比對燃燒器燃燒特性的影響35-38
• 3.4 不同熱負(fù)荷對燃燒器燃燒特性的影響38-39
• 3.5 不同過量空氣系數(shù)對燃燒器燃燒特性的影響39-43
• 3.6 穩(wěn)焰盤對燃燒器燃燒特性的影響43-45
• 3.7 中心燃?xì)夤軐θ紵魅紵匦缘挠绊?/span>45-49
• 3.8 甲烷中添加CO_2 對燃燒器燃燒特性的影響49-55
• 3.8.1 甲烷流量不變49-52
• 3.8.2 甲烷與CO_2 混合氣流量不變52-55
• 3.9 空氣中添加CO_2 對燃燒器燃燒特性的影響55-58
• 3.10 本章小結(jié)58-59
• 第4章 PLIF測量火焰OH自由基分布實驗研究59-67
• 4.1 引言59
• 4.2 不同過量空氣系數(shù)對火焰OH自由基分布的影響59-61
• 4.3 不同配風(fēng)比對火焰OH自由基分布的影響61-62
• 4.4 甲烷中添加CO_2 對火焰中OH自由基分布的影響62-64
• 4.5 空氣中添加CO_2 對火焰中OH自由基分布的影響64-66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果71-73
• 致謝73

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