【摘 要】
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我国每年低热值燃料的产量非常大,2017年我国煤气产量达10626.9亿立方米,累计增长3.9%,其中高炉煤气是炼钢生产中产生的伴生气,但由于技术上的不成熟,我国每年浪费掉的高炉煤
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我国每年低热值燃料的产量非常大,2017年我国煤气产量达10626.9亿立方米,累计增长3.9%,其中高炉煤气是炼钢生产中产生的伴生气,但由于技术上的不成熟,我国每年浪费掉的高炉煤气的总量相当于标煤900万吨,这是一种巨大的能源浪费,而且高炉煤气由于热值较低在燃气轮机中点火困难,燃烧稳定性差,容易熄火?等离子体的点火助燃强化燃烧技术具有点火延迟时间短?点火能量高及活化助燃等优点,因此其具有解决上述低热值气体能源浪费的潜力?针对低热值燃料点火困难、火焰传播速度慢等问题,本文通过实验与数值模拟对低热值燃料等离子点火助燃特性进行了研究,主要研究内容如下:(1)通过碰撞面信息求解玻尔兹曼方程建立反应动力学模型,在该反应动力学模型基础上利用CHEMKIN软件的plasma PSR模块从一氧化碳含量、化学当量比、反应温度各个参数计算对点火延迟时间的影响,最后针对温度和OH进行敏感性分析,分析对温度和点火延迟时间影响最大的反应。(2)利用FLUENT软件,基于真实燃烧室模型对等离子体助燃低热值燃料进行数值模拟,采用Realizable k-ε湍流模型、涡耗散燃烧模型对燃烧室子午面温度分布、子午面速度分布、火焰长度、燃烧效率等燃烧室重要参数进行数值模拟。(3)采用实验方法对低热值燃料点火器在空气中的放电特性进行光学测量,并对低热值燃料进行点火实验,获得了低热值燃料点火边界。(4)简化燃烧室头部复杂结构,利用FLUENT软件模拟低热值燃料点火过程,并从热效应、化学效应和气动效应三个方面探究等离子体对低热值燃料点火特性的影响。
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