H 2 /CO合成气稀释扩散燃烧的实验与数值模拟研究
发布时间：2021-02-04 05:26
合成气是一种富氢燃料,作为煤气化技术的产物,主要是由H2、CO组成,还包含N2、CO2、H2O、CH4以及其他高阶碳氢化合物,它的具体成分取决于燃料来源和合成气生产工艺。合成气成分复杂,这阻碍了合成气的广泛应用,给相关燃烧设备的设计和运行带来困难。合成气的主要燃料成分为H2和CO,因此可以有效降低燃烧尾气中SOx的生成,但合成气的绝热燃烧温度高,易生成NOx污染物,目前有关合成气燃烧尾气中NOx排放控制的研究仍在探讨和完善之中。基于这样的研究背景,本文搭建了实验室规模的小型合成气燃烧实验系统并建立了相应的数学模型,通过实验和数值模拟相结合的方法研究了 H2/CO扩散火焰的燃烧特性和污染生成情况。主要工作包括以下几个方面:通过建立合成气/空气同向轴对称扩散燃烧的实验系统,实验研究了合成气同向轴对称扩散火焰在不同H2/CO比、不同稀释剂种类和不同稀释剂浓度条件下的NO排放特性;通过对同向轴对称合成气扩散火焰的数值模拟,计算了燃料侧添加不同稀释剂的情况下燃烧温度、自由基以及NO的变化,并将NO的数值模拟结果与实验数据比较,取得比较满意的结果,且在此基础上考察了压力对合成气燃烧的影响。实验结果...
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１实验系统示意图??燃烧室由可旋转不锈钢柱型罩包围而成，燃烧器位于燃烧室的中心位置
３６０便携式烟气分析仪；另一台采用国产ＳＰＥＰ２０００－Ｃ工业用烟气分析仪，该烟??气分析仪采用先高温直接抽取再分析的方法，采用紫外光谱吸收法分析气态污染??物，如图２．４所示。??其中ｔｅｓｔｏ?３６０烟气分析仪采用的是电化学气体传感器（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｇａｓ??ｓｅｎｓｏｒ），能够把对象气体在电极处氧化或还原而测电流，进而得出对象气体浓度。??具体构造部件包括：笔记本电脑、多功能探头、加热采样软管、检验气体转换装??置、接线板、工业烟气探头、多级烟尘过滤器、标气瓶、外接探头装置、外接电??源线等。ｔｅｓｔｏ?３６０详细参数见下表２．１。??表２Ｊ烟气分析主要参数??＃?ｍ．?Ｈ?反应时间??０２?０－?＋?２１?Ｖｏｌ．％?０２?３０．０?－１９０?测量值的＋／－１．２％??ＮＯ?０－?＋３０００?ｐｐｍ?ＮＯ?３０．０－ｔ９０?测量值的＋／－２．８％??ＮＯｉ?０－?＋５００?ｐｐｍ?Ｎ０２?８０．０?－１９０?测量值的＋／－１．０％??１０??
—?３＆ｊ??图２．４烟气分析仪实物图??为了准确地反映燃烧过程中尾气组分浓度的变化规律，本实验采用实时在线??测量的方法。为了保证测量的可靠性，本实验的气体采样点设置在圆柱形燃烧室??末端横向管段距离出口?１／３处。由于采样点位于尾气管道的下游位置，因此采样??点处烟气组分浓度可以看做是烟气的平均组分浓度。??烟气组分浓度测量设备采用两台烟气分析仪同时测量。一台采用德国ｔｅｓｔｏ??３６０便携式烟气分析仪；另一台采用国产ＳＰＥＰ２０００－Ｃ工业用烟气分析仪，该烟??气分析仪采用先高温直接抽取再分析的方法，采用紫外光谱吸收法分析气态污染??物，如图２．４所示。??其中ｔｅｓｔｏ?３６０烟气分析仪采用的是电化学气体传感器（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｇａｓ??ｓｅｎｓｏｒ），能够把对象气体在电极处氧化或还
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃烧烟气脱硝技术的研究进展[J]. 高林,李辉,单历元,黄佳,于有海,闵永刚. 化学工程. 2017(03)
[2]Effects of H2/CO/CH4 syngas composition variation on the NOx and CO emission characteristics in a partially-premixed gas turbine combustor[J]. Lee Min Chul. Science China（Technological Sciences）. 2016(12)
[3]基于煤和天然气联合制取合成气工艺研究进展[J]. 卞潮渊,慕韩锋. 化工进展. 2016(10)
[4]氮气稀释富氢合成气高压燃烧特性数值模拟[J]. 付忠广,卢可,周扬,朱一鸣,刘雪琦. 热力发电. 2014(11)
[5]合成气燃烧反应机理的验证和分析[J]. 王全德,魏赏赏,王伟,崔晨晓. 新能源进展. 2014(03)
[6]合成气预混层流火焰结构的实验和数值研究[J]. 卫之龙,王金华,舒新建,谢永亮,王锡斌,黄佐华. 西安交通大学学报. 2014(07)
[7]低NOx工业燃气燃烧技术研究进展[J]. 刘波,吴雨,王元华,徐宏,谭金龙,蒋良雄. 化工进展. 2013(01)
[8]湍流扩散火焰的大涡模拟及验证[J]. 张引弟,周怀春,谢明亮. 动力工程. 2009(05)
[9]不同空气稀释剂对合成气扩散火焰NOx生成特性的影响[J]. 汤根土,吕俊复,岳光溪,张海. 动力工程. 2008(06)
[10]合成气-甲醇伴烧火焰实验研究及数值分析[J]. 张文兴,穆克进,张哲巅,张永生,王岳,肖云汉. 燃气轮机技术. 2008(03)
硕士论文
[1]富氢合成气低NOx燃烧技术研究[D]. 杨天明.华北电力大学 2012
本文编号：3017804
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１实验系统示意图??燃烧室由可旋转不锈钢柱型罩包围而成，燃烧器位于燃烧室的中心位置
３６０便携式烟气分析仪；另一台采用国产ＳＰＥＰ２０００－Ｃ工业用烟气分析仪，该烟??气分析仪采用先高温直接抽取再分析的方法，采用紫外光谱吸收法分析气态污染??物，如图２．４所示。??其中ｔｅｓｔｏ?３６０烟气分析仪采用的是电化学气体传感器（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｇａｓ??ｓｅｎｓｏｒ），能够把对象气体在电极处氧化或还原而测电流，进而得出对象气体浓度。??具体构造部件包括：笔记本电脑、多功能探头、加热采样软管、检验气体转换装??置、接线板、工业烟气探头、多级烟尘过滤器、标气瓶、外接探头装置、外接电??源线等。ｔｅｓｔｏ?３６０详细参数见下表２．１。??表２Ｊ烟气分析主要参数??＃?ｍ．?Ｈ?反应时间??０２?０－?＋?２１?Ｖｏｌ．％?０２?３０．０?－１９０?测量值的＋／－１．２％??ＮＯ?０－?＋３０００?ｐｐｍ?ＮＯ?３０．０－ｔ９０?测量值的＋／－２．８％??ＮＯｉ?０－?＋５００?ｐｐｍ?Ｎ０２?８０．０?－１９０?测量值的＋／－１．０％??１０??
—?３＆ｊ??图２．４烟气分析仪实物图??为了准确地反映燃烧过程中尾气组分浓度的变化规律，本实验采用实时在线??测量的方法。为了保证测量的可靠性，本实验的气体采样点设置在圆柱形燃烧室??末端横向管段距离出口?１／３处。由于采样点位于尾气管道的下游位置，因此采样??点处烟气组分浓度可以看做是烟气的平均组分浓度。??烟气组分浓度测量设备采用两台烟气分析仪同时测量。一台采用德国ｔｅｓｔｏ??３６０便携式烟气分析仪；另一台采用国产ＳＰＥＰ２０００－Ｃ工业用烟气分析仪，该烟??气分析仪采用先高温直接抽取再分析的方法，采用紫外光谱吸收法分析气态污染??物，如图２．４所示。??其中ｔｅｓｔｏ?３６０烟气分析仪采用的是电化学气体传感器（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｇａｓ??ｓｅｎｓｏｒ），能够把对象气体在电极处氧化或还
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃烧烟气脱硝技术的研究进展[J]. 高林,李辉,单历元,黄佳,于有海,闵永刚. 化学工程. 2017(03)
[2]Effects of H2/CO/CH4 syngas composition variation on the NOx and CO emission characteristics in a partially-premixed gas turbine combustor[J]. Lee Min Chul. Science China（Technological Sciences）. 2016(12)
[3]基于煤和天然气联合制取合成气工艺研究进展[J]. 卞潮渊,慕韩锋. 化工进展. 2016(10)
[4]氮气稀释富氢合成气高压燃烧特性数值模拟[J]. 付忠广,卢可,周扬,朱一鸣,刘雪琦. 热力发电. 2014(11)
[5]合成气燃烧反应机理的验证和分析[J]. 王全德,魏赏赏,王伟,崔晨晓. 新能源进展. 2014(03)
[6]合成气预混层流火焰结构的实验和数值研究[J]. 卫之龙,王金华,舒新建,谢永亮,王锡斌,黄佐华. 西安交通大学学报. 2014(07)
[7]低NOx工业燃气燃烧技术研究进展[J]. 刘波,吴雨,王元华,徐宏,谭金龙,蒋良雄. 化工进展. 2013(01)
[8]湍流扩散火焰的大涡模拟及验证[J]. 张引弟,周怀春,谢明亮. 动力工程. 2009(05)
[9]不同空气稀释剂对合成气扩散火焰NOx生成特性的影响[J]. 汤根土,吕俊复,岳光溪,张海. 动力工程. 2008(06)
[10]合成气-甲醇伴烧火焰实验研究及数值分析[J]. 张文兴,穆克进,张哲巅,张永生,王岳,肖云汉. 燃气轮机技术. 2008(03)
硕士论文
[1]富氢合成气低NOx燃烧技术研究[D]. 杨天明.华北电力大学 2012
本文编号：3017804
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