RIJKE型脉动燃烧器的放大设计及排放特性研究

发布时间：2017-10-14 18:18

  本文关键词：RIJKE型脉动燃烧器的放大设计及排放特性研究

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【摘要】：能源是工业化的基础,几乎所有工业生产都离不开能源,大部分能源的利用方式是燃烧放热,而传统燃烧方式利用效率较低而且会对大气产生大量污染,因此,如何高效清洁的利用能源成为科研工作者研究的焦点。脉动燃烧是在声振条件下发生的一种周期性燃烧过程,与常规的稳态燃烧相比,其优点主要体现在高效率和低污染。目前脉动燃烧的理论研究还不完善,使得其工程应用不是很成熟,尤其在大功率脉动燃烧器的应用方面。本文通过对小型Rijke型脉动燃烧器的运行特性进行了扫描实验,得到了脉动燃烧器稳定运行的功率范围,并对其运行特性进行分析,提出一个更加契合Rijke型脉动燃烧器结构特点的定义:火焰的燃烧强度。以此燃烧强度为准则对脉动燃烧器进行了功率放大,设计了不同形式的燃烧床层结构以改善燃烧床中火焰的均匀性,实现了功率约为100kW脉动热水锅炉的稳定运行,并对其换热效率和尾气排放进行了测量和研究。本文的主要结论有:1、对小型实验室规模Rijke型燃烧装置进行了扫描式实验,得到其稳定运行的功率范围为0.10kW-0.35kW,并验证燃烧过程中火焰图像、声波的采集和分析来判断燃烧的状态的可行性。2、以本文定义的燃烧强度为放大准则,以小功率脉动燃烧器的燃烧强度为基础,参考一般锅炉的设计方法,对里克型脉动燃烧器进行了放大设计,并设计了不同形式的燃烧床层结构,使其在功率为100kW-130kW范围内实现脉动燃烧;3、设计并加工了功率为100kW左右的脉动燃烧热水锅炉,对其换热效率和尾气排放特性进行了研究,发现相同实验条件下,脉动燃烧的热效率比稳态燃烧的热效率高30%,CO和NO_x的排放量比稳态燃烧的排放量分别降低62%和71%。
【关键词】：脉动燃烧 燃烧强度 放大设计 燃烧床层 NO_x
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK16
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 前言8-17
• 1.1 课题研究背景及意义8
• 1.2 脉动燃烧技术简介8-13
• 1.2.1 脉动燃烧器的基本类型及工作原理9-12
• 1.2.2 脉动燃烧器的工程应用12-13
• 1.3 脉动燃烧的国内外研究现状13-16
• 1.3.1 脉动燃烧的国内研究现状13-14
• 1.3.2 脉动燃烧的国外研究现状14-16
• 1.4 课题研究的主要内容16-17
• 2 Rijke型脉动燃烧器的试验研究17-29
• 2.1 试验装置17-18
• 2.2 火焰结构和声波分析18-23
• 2.2.1 火焰结构分析18-21
• 2.2.2 声波分析21-23
• 2.3 脉动燃烧器运行稳定性23-25
• 2.4 脉动燃烧放大准则25-28
• 2.4.1 脉动燃烧最大火焰高度25-27
• 2.4.2 燃烧强度27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 脉动燃烧器的放大设计验证及运行特性29-49
• 3.1 燃烧器放大设计困难29
• 3.2 脉动燃烧器的结构设计29-41
• 3.2.1 燃烧室的设计29-31
• 3.2.2 尾管的设计31-32
• 3.2.3 燃烧床层的设计32-38
• 3.2.4 其他辅助系统的设计38-41
• 3.3 脉动燃烧器的运行特性41-48
• 3.3.1 脉动燃烧器的运行特性42-43
• 3.3.2 脉动燃烧器的排放特性43-48
• 3.4 本章小结48-49
• 4 脉动燃烧在热水锅炉的应用49-57
• 4.1 脉动燃烧锅炉的结构设计49-50
• 4.2 脉动热水锅炉的工作性能50-53
• 4.3 脉动热水锅炉的排放特性53-56
• 4.4 本章小结56-57
• 5 结论和展望57-59
• 5.1 结论57-58
• 5.2 展望58-59
• 6 参考文献59-64
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况64-65
• 8 致谢65

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本文编号：1032479