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【菏泽颗粒厂】生物质气燃烧稳定性与层流燃烧特性的试验

发布日期:2020-08-14 18:45:15   来源 : 山东生物质颗粒厂家    作者 :冠亿颗粒    浏览量 :217
冠亿颗粒 山东生物质颗粒厂家 发布日期:2020-08-14 18:45:15  
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摘要:为了获得沼气的燃烧稳定性与层流燃烧特性,在定容燃烧弹中试验测量了当量比范围为0.7~1.4、初始压力范围为0.1~0.5MPa、初始温度范围为290~380K条件下沼气的层流火焰传播特性。同时,对其燃烧稳定性与层流燃烧速度的主要影响因素进行了分析。结果表明:当层流燃烧速度小于0.15m/s时,火焰在发展过程中将出现浮力不稳定,火核中心逐渐向上飘起。马克斯坦长度随初始压力的升高或当量比的降低逐渐变小,火焰前锋面不稳定性得到增强;初始温度对马克斯坦长度的影响不明显。随当量比的升高,无拉伸火焰传播速度与层流燃烧速度先升高后降低,两者的最大值出现在当量比为1.1时;同时,沼气的层流燃烧速度随初始温度的降低或初始压力的升高逐渐降低。
  在城市日常生活中会产生大量的固体废弃物(生活垃圾),生活垃圾的处理方式一般为填埋。由于这些生活垃圾一般具有易腐性与高含水率的特征,会快速降解,从而产生大量的垃圾填埋气体(沼气),使垃圾填埋场蕴藏着巨大的资源化潜力。沼气为一种含有气态可燃成分(CH4、H2和CO等)的可燃混合气体,热值为19228kJ/m3。如果采用沼气为燃料进行发电,既能回收资源,又能减少污染气体排放,产生的经济与社会效益非常显著。
  利用沼气发电是国际上应用最广泛的技术之一。目前,燃气轮机的设计燃料基本为天然气或轻柴油。以沼气为燃料的燃气轮机,在将燃料由天然气改为沼气时,燃料成分发生变化,热值降低(甲烷热值为35864.4kJ/m3、柴油热值为39710kJ/m3),且需要满足环境保护和燃气轮机可靠性、经济性要求。因此,需在充分了解沼气燃烧特性[1-7](燃烧稳定性及层流燃烧特性)的基础上对燃气轮机的燃烧室结构和运行参数进行相应调整与改进[8-11]
  目前,试验测量燃料燃烧特性的方法有对冲火焰法[12]、本生灯法[13]与定容弹法[14]等。相对于其他测试方法,定容弹法[15]可方便地分析火焰传播过程中的火焰拉伸效应与火焰稳定性,因而获得了广泛应用。Tinaut等[1]在定容弹中对某种生物质气(主要成分为CO、CO2、H2、N2、CH4)的层流燃烧特性进行了试验测量,并分析了生物质气中含水量(湿度)对其层流燃烧速度的影响。Lee等[2]构建了某种生物质气(主要成分为H2、CO、CH4、CO2、N2、H2O)的燃烧反应简化机理,采用该燃烧反应机理对其着火延迟时间与层流燃烧速度进行了数值计算,并与相应试验数据进行了对比分析。Yan等[3]对4种生物质气的层流燃烧速度进行了试验测试,并与采用不同燃烧反应机理计算得到的层流燃烧速度进行了对比分析。Vu等[4]在定容弹中试验测试了3种生物质气的火焰传播特性及层流燃烧特性,并对其层流燃烧速度进行了数值计算(燃烧反应机理为GRI-Mech3.0)。
  本文在定容燃烧弹中试验测量了当量比范围为0.7~1.4、初始压力范围为0.1~0.5MPa、初始温度范围为290~380K条件下沼气的火焰传播特性,并分析了各初始工况对沼气的火焰传播特性、火焰稳定性与层流燃烧速度的影响。

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