贫燃预混燃烧技术是一种燃气轮机低污染清洁燃烧技术,但是该技术在燃烧过程中极易引发火焰的燃烧不稳定,为了同时解决污染物减排和燃烧稳定性问题,本文提出了一种燃烧方式:扩散式阵列微火焰燃烧,结合微火焰燃烧技术和阵列燃烧技术。该文章采用多种火焰测试手段,系统的研究了不同燃料流速、喷嘴直径和排列方式对扩散式阵列微火焰的燃烧稳定性和污染物排放的影响等相关内容。希望能够得出阵列微火焰的燃烧规律,并对其稳燃机理和污染物减排作用进行探讨,为阵列微火焰技术推广运用于燃气轮机提供理论上的支持。扩散和预混燃烧是燃气燃烧的两种方式,人们根据是否预混空气将两种燃烧方式分开研究,没有很好的建立两者之间的联系。本文将三种喷嘴个数(n=36,61,121)和不同直径(0.5mm,0.7mm,0.9mm)下火焰燃烧特性与平面预混火焰进行对比,同时提出了扩散度(Ndif)的概念,表示燃烧器出口处燃气和空气的接触程度,来定量分析扩散式阵列微火焰和平面预混火焰之间的联系。首先,本文自主设计并制作了阵列微火焰燃烧器,并对火焰的吹熄极限、淬熄极限以及独立火焰极限进行了探究,验证了燃烧器结构设计的合理性,进行不同燃料流速和Ndif数的燃烧实验。其次,采用热电偶扫描装置对温度进行了测量。当Ndif=0.128和0.083且过量空气系数λ较小时,可以得到较为均匀的温度场,且Ndif越小,火焰喷嘴出口处温度越高,火焰温度随λ的变化幅度越大。使用OH*-PLIF对火焰中的OH*浓度进行测量,发现随着Ndif的减小,由于燃料和空气的扩散混合速度增强,火焰预热区域面积变小、主燃区高度变小,同时变异系数减小,燃尽区OH基团的浓度变大且分布更加均匀。与相同工况下的平面火焰燃烧器进行比较,Ndif=0.083时余弦相似度高于0.8,阵列微火焰的燃烧特性有接近平面预混火焰燃烧特性的趋势。最后,使用烟气分析仪测试了污染物排放,发现总体上随着λ的增加,NOx先增加后下降,多喷嘴时有更高的排放但呈现更快的下降趋势。随着Ndif的减小,NOx出现最大值的λmax更接近与1。而对于CO来说,随着流速的增加,热负荷增加,CO排放略微减小,当Ndif=0.128和0.083时,CO排放随着λ的增大而增大,当Ndif=0.167时,CO排放则呈现完全相反的趋势。综上所述,通过采用扩散燃烧方式的微阵列火焰来达到预混燃烧的效果,从而兼具低排放和便于调节的优点,是一种可行的新的思路。