天然氣擴(kuò)散燃燒炭黑生成及與火焰輻射和NO_X排放相互作用研究.pdf

1、天然氣作為一種清潔能源,在我國(guó)隨著“西氣東輸”工程的進(jìn)展和對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視,其開(kāi)發(fā)和利用得到了快速發(fā)展,但是在電站鍋爐燃燒過(guò)程中仍然存在兩個(gè)重要問(wèn)題:一是天然氣火焰輻射力弱造成水冷壁吸熱不充分,導(dǎo)致過(guò)熱器和再熱器超溫;二是天然氣燃燒過(guò)程中的氮氧化物排放也是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。要從根本上解決這兩個(gè)問(wèn)題,就必須從研究其生成機(jī)理入手,分析燃燒條件改變對(duì)火焰輻射和NOX排放的影響,為選擇合理的燃燒方式提供理論支持。
　　本文通過(guò)研究發(fā)

2、現(xiàn),當(dāng)預(yù)混度較低和環(huán)境溫度較高時(shí),天然氣火焰中生成的炭黑會(huì)大大強(qiáng)化火焰的輻射傳熱能力,在降低火焰溫度的同時(shí)使熱力型NOX的生成量下降;而且炭黑還會(huì)還原火焰中已經(jīng)生成的NOX。本文首先建立了完善靈活的燃?xì)馊紵齆OX測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng),在試驗(yàn)系統(tǒng)上完成了不同預(yù)混度、不同環(huán)境溫度和不同燃?xì)饬髁繉?duì)甲烷火焰和液化石油氣火焰NOX生成的影響分析。研究結(jié)果表明,對(duì)于甲烷火焰和液化石油氣火焰,存在一個(gè)臨界環(huán)境溫度,在臨界環(huán)境溫度以下,NOX生成量隨預(yù)混度的變

3、化規(guī)律按生成機(jī)理可以分為三個(gè)階段:先是快速型NOX起主導(dǎo)作用,然后是快速型NOX和熱力型NOX共同起作用,最后是熱力型NOX起主導(dǎo)作用;在臨界環(huán)境溫度以上,始終是熱力型NOX起主導(dǎo)作用。研究還表明,在一定環(huán)境溫度范圍以內(nèi),全擴(kuò)散或低預(yù)混度時(shí),NOX生成量和環(huán)境溫度基本上是二次函數(shù)的關(guān)系,全預(yù)混或高預(yù)混度時(shí),NOX生成量基本上不隨環(huán)境溫度變化;當(dāng)燃?xì)饬髁孔兓瘯r(shí),在預(yù)混度的整個(gè)變化范圍之內(nèi),NOX排放可以用統(tǒng)一形式的五次多項(xiàng)式表示。

4、　　本文還研制了微型天然氣燃燒裝置并與FTIR進(jìn)行了聯(lián)機(jī)調(diào)試,利用FTIR發(fā)射-透射技術(shù),借助于傅立葉變化紅外光譜儀在線測(cè)量了不同預(yù)混度和不同環(huán)境溫度條件下甲烷火焰的溫度和總輻射力。試驗(yàn)結(jié)果表明,在大氣環(huán)境中,改變預(yù)混度使炭黑在火焰中的生成位置發(fā)生了改變;使外焰處的火焰溫度和總輻射力發(fā)生了改變;使火焰的整體輻射力水平發(fā)生了改變;但是對(duì)火焰的整體溫度水平影響不是很大。研究還表明,在封閉空間中,環(huán)境溫度升高使火焰溫度下降;預(yù)混度較低時(shí),環(huán)境