旋流燃天然气燃烧器燃烧特性实验研究

发布时间：2017-05-22 18:03

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【摘要】：天然气作为一种优质的气体燃料,在我国能源消费中占据越来越高的比重。与燃煤和燃油相比,天然气清洁、储量大、热值高、排污低、经济性好。尽管天然气属于清洁能源,但是其燃烧过程产生的污染物也会对环境造成不同程度污染,因此,洁净燃烧技术受到了越来越多学者们的关注。旋流燃气燃烧器是一种高效燃烧器,目前其在天然气锅炉中已经得到广泛应用,但其通常导致大量的NOx生成。为了提高燃烧效率、降低污染物排放,开发一种新型低NOx旋流燃气燃烧器具有重要的现实意义。本课题根据研究内容需要,设计了一款符合要求的新型低NOx旋流燃天然气燃烧器。为了选择燃烧器最优工况并且实现燃烧器结构的优化,本课题还设计并搭建了烟气成分监测实验台和平面激光诱导荧光(PLIF)系统实验台。通过实验研究了不同的配风比、过量空气系数、热负荷、添加CO2对燃烧器燃烧特性的影响,并且实验验证了燃烧器的稳焰盘和中心燃气管是否达到设计要求。实验结果表明,直流空气与旋流空气的配风比例达到1:9时即为最佳二次风配风比;过量空气系数为1.3时甲烷燃烧最充分;当甲烷中或空气中添加CO2时,随着CO2含量逐渐增加NO排放先增加后降低;稳焰盘稳燃作用和中心燃气管助燃作用均达到设计要求。通过激光诱导荧光实验测量了不同的配风比、过量空气系数、添加CO2时火焰中OH自由基分布的变化。实验结果表明,过量空气系数为1.3时火焰中OH自由基的辐射荧光强度最强;配风比为1:9时火焰中OH自由基的辐射荧光强度最强;燃料中添加CO2时火焰锋面逐渐升高,OH自由基的辐射荧光强度随着CO2含量增加先减弱再增强最后又开始减弱;空气中添加CO2时火焰锋面同样逐渐升高,而OH自由基的辐射荧光强度随着空气中CO2含量增加先增强再减弱。
【关键词】：旋流燃烧器 配风比 CO2 烟气成分 PLIF
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK16
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.1.1 氮氧化物的危害9-10
• 1.1.2 氮氧化物生成的途径10-11
• 1.2 研究现状11-16
• 1.2.1 燃气燃烧器燃烧特性研究现状11-13
• 1.2.2 火焰结构可视化研究13-16
• 1.3 课题主要研究内容16-18
• 第2章 实验系统及测量方法介绍18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 旋流燃气燃烧器简介18-19
• 2.2.1 旋流燃气燃烧器的分类18-19
• 2.2.2 旋流燃烧器的特点19
• 2.3 燃烧器参数计算19-27
• 2.3.1 燃气配送系统20-22
• 2.3.2 空气配送系统22-25
• 2.3.3 燃气渐缩喷管25-26
• 2.3.4 稳焰盘26-27
• 2.4 烟气成分监测实验台介绍27-31
• 2.5 激光诱导荧光技术实验台介绍31-33
• 2.5.1 PLIF自由基浓度分布测量原理31
• 2.5.2 PLIF测量系统介绍31
• 2.5.3 实验配气系统31-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第3章 烟气成分测量实验研究34-59
• 3.1 引言34
• 3.2 实验方法34-35
• 3.3 不同的配风比对燃烧器燃烧特性的影响35-38
• 3.4 不同热负荷对燃烧器燃烧特性的影响38-39
• 3.5 不同过量空气系数对燃烧器燃烧特性的影响39-43
• 3.6 稳焰盘对燃烧器燃烧特性的影响43-45
• 3.7 中心燃气管对燃烧器燃烧特性的影响45-49
• 3.8 甲烷中添加CO_2 对燃烧器燃烧特性的影响49-55
• 3.8.1 甲烷流量不变49-52
• 3.8.2 甲烷与CO_2 混合气流量不变52-55
• 3.9 空气中添加CO_2 对燃烧器燃烧特性的影响55-58
• 3.10 本章小结58-59
• 第4章 PLIF测量火焰OH自由基分布实验研究59-67
• 4.1 引言59
• 4.2 不同过量空气系数对火焰OH自由基分布的影响59-61
• 4.3 不同配风比对火焰OH自由基分布的影响61-62
• 4.4 甲烷中添加CO_2 对火焰中OH自由基分布的影响62-64
• 4.5 空气中添加CO_2 对火焰中OH自由基分布的影响64-66
• 4.6 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果71-73
• 致谢73

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王宁;定量测量OH基浓度的PLIF技术研究及应用[D];国防科学技术大学;2009年

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本文编号：386444