旋流燃天然气燃烧器燃烧特性实验研究

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1、硕士学位论文旋流燃天然气燃烧器燃烧特性实验研究EXPERIMENTALINVESTIGATIONONCOMBUSTIONCHARACTICSOFSWIRLINGNATURALGASBURNER回胜哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TK224.1学校代码：10213国际图书分类号：621.18密级：公开工程硕士学位论文旋流燃天然气燃烧器燃烧特性实验研究硕士研究生：回胜导师：孙锐教授申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：能源科学与工程学院辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK224.1U.D.C:621.18Dissertati

2、onfortheMasterDegreeinEngineeringEXPERIMENTALINVESTIGATIONONCOMBUSTIONCHARACTICSOFSWIRLINGNATURALGASBURNERCandidate：HuiShengSupervisor：Prof.SunRuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScience&Eng.DateofDefence：July,2015Degree-Conferring-

3、Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要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

4、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

5、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-I-ABSTRACTABSTRACTAsapremiumfuelnaturalgasoccupiesmoreshareinprimaryenergyconsumptionstruc

6、tureofourcountry.Therearemanymeritsconcerningthenaturalgas,includingclean,largescalereserves,lowcombustionpollution,higheconomicalefficiencycomparedwithcoalandoil.Thepollutantcausedbycombustioncanpolluteourenvironment,thoughnaturalgasiscleanenergy.Therefore,cleancombustiontechnologyhasgotmoreand

7、moreattentionbytheresearchersallovertheworld.Swirlinggasburnerishighefficient,anditiswidelyusedinpowerplant.However,largequantitiesofnitrogenoxidescanbereleasedincaseoffire.Inordertoimprovetheburnableefficiencyandreducethepo