天然氣擴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,在我國隨著“西氣東輸”工程的進展和對環(huán)境保護的重視,其開發(fā)和利用得到了快速發(fā)展,但是在電站鍋爐燃燒過程中仍然存在兩個重要問題:一是天然氣火焰輻射力弱造成水冷壁吸熱不充分,導致過熱器和再熱器超溫;二是天然氣燃燒過程中的氮氧化物排放也是一個迫切需要解決的問題。要從根本上解決這兩個問題,就必須從研究其生成機理入手,分析燃燒條件改變對火焰輻射和NOX排放的影響,為選擇合理的燃燒方式提供理論支持。
　　本文通過研究發(fā)

2、現(xiàn),當預(yù)混度較低和環(huán)境溫度較高時,天然氣火焰中生成的炭黑會大大強化火焰的輻射傳熱能力,在降低火焰溫度的同時使熱力型NOX的生成量下降;而且炭黑還會還原火焰中已經(jīng)生成的NOX。本文首先建立了完善靈活的燃氣燃燒NOX測量試驗系統(tǒng),在試驗系統(tǒng)上完成了不同預(yù)混度、不同環(huán)境溫度和不同燃氣流量對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,對于甲烷火焰和液化石油氣火焰,存在一個臨界環(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)律按生成機理可以分為三個階段:先是快速型NOX起主導作用,然后是快速型NOX和熱力型NOX共同起作用,最后是熱力型NOX起主導作用;在臨界環(huán)境溫度以上,始終是熱力型NOX起主導作用。研究還表明,在一定環(huán)境溫度范圍以內(nèi),全擴散或低預(yù)混度時,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,NOX生成量基本上不隨環(huán)境溫度變化;當燃氣流量變化時,在預(yù)混度的整個變化范圍之內(nèi),NOX排放可以用統(tǒng)一形式的五次多項式表示。

4、　　本文還研制了微型天然氣燃燒裝置并與FTIR進行了聯(lián)機調(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,環(huán)境