【摘 要】
：
无焰燃烧是一种通过提高燃烧室中空气温度，降低氧气浓度等手段产生无明显火焰锋面火焰的燃烧方式。本文首先对无焰燃烧研究的进展，特别是针对燃气轮机燃烧室领域的研究进行了回顾，认为无焰燃烧具有以下特点：1)无明显火焰锋面，2) 火焰稳定，3)极低NOx 排放，4)在低当量比燃烧时几乎不会发生热声振荡与回火。影响无焰燃烧特性的主要参数包括燃料的成分、氧化剂的氧浓度等。目前已经完成的许多无焰燃烧室的应用研究的
【机 构】
：
中国科学院先进能源动力重点实验室（工程热物理研究所） 中国科学院先进能源动力重点实验室（工程热物理
【出 处】
：
中国工程热物理学会2008年燃烧学学术会议
论文部分内容阅读
无焰燃烧是一种通过提高燃烧室中空气温度，降低氧气浓度等手段产生无明显火焰锋面火焰的燃烧方式。本文首先对无焰燃烧研究的进展，特别是针对燃气轮机燃烧室领域的研究进行了回顾，认为无焰燃烧具有以下特点：1)无明显火焰锋面，2) 火焰稳定，3)极低NOx 排放，4)在低当量比燃烧时几乎不会发生热声振荡与回火。影响无焰燃烧特性的主要参数包括燃料的成分、氧化剂的氧浓度等。目前已经完成的许多无焰燃烧室的应用研究的结果证明了无焰燃烧在燃气轮机燃烧室领域的可行性，并且证明与贫燃料预混燃烧相比可以明显改善性能。最后指出由于无焰燃烧几乎不会发生回火和热声振荡问题，因此特别适合于解决IGCC 系统中燃烧富氢合成气的燃气轮机燃烧室的NOX 排放问题，并介绍了作者在该方面开展的初步研究工作。
其他文献
本文对燃煤中添加NH4Cl 受热分解成HCl 和NH3,其氯元素对煤燃烧过程中汞形态的转化的影响及NH3 对氧化氮脱除效果进行了数值模拟和实验研究。结果表明，氯元素有利于单质汞向二价汞的转化，有利于燃煤烟气中汞的脱除，在合适的温度的范围内NH3 有利于烟气脱硝，且实验与模拟结果趋势基本一致。
中国首座煤气化之多联产示范工程已经运行2 年多，基于该系统迄今累积的运行实践，计划将甲醇（或醋酸）合成过程产生的弛放气掺入合成气中供给燃气轮机作为燃料，以达到优化工艺流程和节能减排的目的。燃气轮机燃料的改变，需要修改合成气喷嘴并进行燃烧室性能试验。本文在中压全尺寸燃烧室试验台上，对该型合成气燃烧室（修改型）掺烧高氢弛放气进行了燃料耐受性试验。试验结果表明，燃烧室头部锥罩温度和火焰筒壁温都位于允许的
在悉尼/Sandia 钝体的基础上，针对几何形状更为复杂的圆盘凸台钝体，对燃烧室进行了大涡模拟，并利用PIV 实验得到相应工况下的流场，以验证数值模拟的准确性。两种钝体几何形状相似但凸台的存在导致流场分布的巨大差异。通过与PIV 实验结果以及不同精度网格下模拟结果的对比，成功地将大涡模拟推广到流场更为复杂的凸台钝体流场。诸如空气在钝体回流边界处产生的切应力层等在大涡模拟中出现的湍流流动的脉动特征，
基于有限速率基元化学反应模型和二维迎风型TVD 格式的数值模拟方法，研究了三种不同形式的共用喷管设计对多管PDE 非定常流动的影响。化学反应模型采用H2/Air 的11 组分23 步反应。数值研究的结果表明：共用喷管对多管PDE 中流场产生了重要影响；单管点火的情况下，爆震波传播过程中由于喷管内表面作用产生的反射激波回传有利于旁通爆震管的起爆；喷管可以改变点火爆震管封闭端的压力变化历程，收敛扩张喷
对矩形截面的箱形管式加热炉提出一种底部向上整体旋流燃烧方式，这种旋流由多个倾斜向上的喷口射流形成，且涡旋不止一个。冷态流场数值模拟和试验表明旋流加强了炉子下部流动的均匀性，热态试验和工业应用结果表明，炉膛下部燃烧和传热得到强化，出口烟温下降，炉子热效率显著提高。
本文采用实验方法，在一个流化床反应器中研究160oC~580oC 下水蒸气的存在对HCl 脱除效率的影响。实验采用PXSJ-216 型离子计和PCl-1 型电极测量吸收液中Cl-离子浓度，从而得到HCl 的脱除效率（RE）。实验结果表明：在低温区，水蒸汽对RE 的影响不明显；280oC 时水蒸汽的存在抑制反应进行；480oC 和580oC 时，随着水蒸汽含量的增加，RE 也随之增加。对于同一水蒸汽
在全透明的火焰加速试验系统中，实验研究了有、无障碍物情况下瓦斯火焰掠过沉积煤尘时火焰的传播特性。实验用彩色高速摄像机记录火焰传播全过程，用CY-DY203 型压电式压力传感器测量火焰传播过程中管道内的压力。实验发现瓦斯火焰由点火燃烧加速向前传播掠过煤尘床的过程中，管道内气体的扰动激起沉积煤尘形成煤尘云，瓦斯点火数十微妙后，煤尘云被点燃，形成短暂的瓦斯和煤尘云双波阵面火焰，最终形成瓦斯-煤尘混合火焰
本文通过模型燃烧室高炉煤气燃烧实验，研究了高炉煤气的熄火特性。实验中发现，氢含量、燃料热值以及旋流数都对熄火特性有显著影响。研究结果表明，氢含量的提高能使稀态熄火极限显著提高，热值和旋流数的增大也有利于提高燃烧稳定性。作者从氢含量、热值以及旋流数影响燃烧稳定性的机理出发对实验现象进行了分析和解释。
无焰燃烧是一种近年来新兴的燃烧组织形式，其特点是：极低NOx 排放；高燃烧效率；可以在非常低的当量比下稳定燃烧，没有回火以及热声震荡问题。滞止点回流（SPRF）无焰燃烧室是近年来实现无焰燃烧的结构之一，已经有详细的光学测量数据。本文采用了涡团耗散概念模型和天然气的详细化学反应机理GRI2.11 对采用预混燃烧的SPRF 燃烧室的火焰特性进行了数值模拟研究，分析了不同的甲烷与空气混合物的质量流量和当
稀态预混燃烧技术可以兼顾NOx 和CO 的排放指标，已经成为各大燃气轮机公司大力研发的重点之一。将稀态燃料预混技术用于富氢合成气燃烧还需要解决热声振荡、回火、自动点火和贫态吹熄等技术难题。本文通过实验，测试和分析了各种组分模拟合成气在不同结构模型燃烧室中的回火特性，观测到在模拟合成气热值相同时，氢气含量越高，临界回火当量比越小，越容易回火。喷嘴结构的改变对回火特性有明显影响，完全回火发生时在动态压