【摘要】：污染物排放控制是燃燒室的關(guān)鍵設(shè)計(jì)目標(biāo)之一,發(fā)展適用于NOx排放預(yù)測(cè)的數(shù)值方法是預(yù)先評(píng)估低污染燃燒室的重要途徑�；贑FD模擬結(jié)果的化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型(CRN)方法具有快速預(yù)估燃燒室NOx排放的優(yōu)勢(shì)。本文首先通過(guò)CFD數(shù)值模擬手段獲得了貧預(yù)混燃燒室流場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及組分分布等特征,重點(diǎn)研究了CRN模型區(qū)域劃分的方法�；谌剂峡諝鈸交焯匦�、速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、OH分布以及Da數(shù),燃燒室被離散劃分為預(yù)熱區(qū)域、火焰鋒面區(qū)域、火焰過(guò)渡區(qū)域、后火焰區(qū)域、中心回流區(qū)域以及角回流區(qū)域,建立了復(fù)雜的CRN模型表征燃燒室內(nèi)部的流動(dòng)特征和火焰結(jié)構(gòu)。研究CRN區(qū)域劃分標(biāo)準(zhǔn)和CRN模型差異對(duì)預(yù)測(cè)燃燒室出口NOx排放特性的影響。與簡(jiǎn)單的CRN模型相比,在較高的絕熱火焰溫度條件下,復(fù)雜CRN模型預(yù)測(cè)NOx排放特性的優(yōu)勢(shì)更明顯,表明CFD-CRN混合模擬方法更適用于高當(dāng)量比條件下貧預(yù)混燃燒室NOx排放的快速有效預(yù)測(cè)。不同CRN區(qū)域劃分標(biāo)準(zhǔn)的差異主要體現(xiàn)在相鄰區(qū)域之間的停留時(shí)間分布的變化,而對(duì)燃燒室總停留時(shí)間和總煙氣回流分配比例影響較小,因此對(duì)CFD-CRN方法預(yù)測(cè)燃燒室NOx排放的影響較小。在驗(yàn)證CFD-CRN方法有效性的基礎(chǔ)上,通過(guò)敏感性和不確定性分析研究反應(yīng)區(qū)域停留時(shí)間和煙氣回流比例等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)NOx排放預(yù)測(cè)的影響。單樣本統(tǒng)計(jì)分析和Levene檢驗(yàn)表明在相同擾動(dòng)強(qiáng)度的條件下,反應(yīng)預(yù)熱區(qū)域和火焰鋒面區(qū)域的停留時(shí)間擾動(dòng)對(duì)CRN模型預(yù)測(cè)NOx的生成量和穩(wěn)定性影響更顯著。在較高的絕熱火焰溫度條件下,煙氣回流分配比對(duì)CFD-CRN方法預(yù)測(cè)NOx生成有顯著影響,因而需要對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確性計(jì)算。對(duì)不同壓力和燃/空摻混不均勻性條件下貧預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)進(jìn)行CFD數(shù)值模擬,分別比較在高壓和燃/空摻混惡化條件下燃燒室CRN區(qū)域劃分、停留時(shí)間和煙氣回流比等關(guān)鍵參數(shù)的變化差異。結(jié)果表明,壓力升高和燃/空摻混不均勻性增加時(shí)的CRN區(qū)域分布特征具有相似性,但是高壓和燃/空摻混惡化均導(dǎo)致燃燒室火焰溫度升高,使得燃燒室高溫區(qū)域逐漸向燃燒室上游進(jìn)行移動(dòng),對(duì)反應(yīng)預(yù)熱區(qū)域、火焰鋒面區(qū)域和中心回流區(qū)域分布的影響更明顯。停留時(shí)間和煙氣回流比例等關(guān)鍵參數(shù)變化引起的流體動(dòng)力學(xué)特性差異對(duì)CRN模型預(yù)測(cè)燃燒室NOx生成的影響并不顯著。利用CRN模型研究了絕熱火焰溫度、壓力和預(yù)混不均勻性對(duì)NOx生成和反應(yīng)路徑的影響機(jī)制。在較低的絕熱火焰溫度和燃/空摻混均勻條件下,壓力升高時(shí)O自由基濃度降低,導(dǎo)致燃燒室NOx生成量逐漸減小,但是燃/空摻混惡化會(huì)導(dǎo)致NOx生成量隨著壓力的升高而呈現(xiàn)出先減小后增加的趨勢(shì)。在較高的絕熱火焰溫度條件下,即使預(yù)混均勻性較好,NOx生成量隨著壓力的升高而呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì),并且隨著預(yù)混均勻性變差,壓力的負(fù)面影響也越來(lái)越大,壓力升高促進(jìn)NOx生成的趨勢(shì)更顯著。最后絕熱火焰溫度和壓力升高導(dǎo)致燃/空摻混不均勻性對(duì)NOx生成的敏感性更高,NOx生成量隨著預(yù)混不均勻性增加而增加的趨勢(shì)更顯著。總之,本論文以貧預(yù)混燃燒器為對(duì)象,通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,建立了適用于貧預(yù)混燃燒室NOx排放預(yù)測(cè)的CFD-CRN模擬方法,分析了高壓和燃/空摻混惡化條件下該方法預(yù)測(cè)燃燒室NOx排放的適用性。CFD-CRN模擬方法是燃燒室污染物排放預(yù)估的便捷有效方法,對(duì)低污染燃燒室的設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

件下低ＮＯｘ污染物排放的穩(wěn)定燃燒。逡逑１．２．１邋ＧＥ邋公司逡逑ＧＥ公司燃?xì)廨啓C(jī)燃燒技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)如圖１．３所示，１９世紀(jì)８０年代，ＧＥ公司燃逡逑燒技術(shù)主要以多噴嘴的擴(kuò)散燃燒技術(shù)為主，為了滿足美國(guó)環(huán)保局提出的新的污染物逡逑ＮＯｘ排放標(biāo)準(zhǔn)７５ｐｐｍｖｄ（＠１５％0２），ＧＥ公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)適用于干式燃油的ＤＬＮ１技術(shù)，逡逑隨著污染物排放標(biāo)準(zhǔn)變得越來(lái)越嚴(yán)格，ＧＥ公司對(duì)燃燒噴嘴結(jié)構(gòu)、燃料系統(tǒng)方式等不逡逑斷優(yōu)化，形成了最新的ＤＬＮ邋２．６＋燃燒技術(shù)。逡逑Ｉ邋ＤＩＮ２邋６＊￣Ｉ逡逑Ｉ邋ｌｕｏｏｌｆｕｆ邋Ｉ逡逑�。疱澹樱穑辏辏椋蒎义�0邋—邐ｆ邋ｆ邋Ｉ逡逑0邐ｒ邋■邋■邋■邋＿邋ｔ邐＼逡逑ｔｕ邐Ｓｔａｎｄｏｒｔｉ邋Ｍｕｌｔｉ邋Ｎ0￡ｚｉ？邐ＯＬＮ１逡逑？Ｅ邐ｃｏｃｎｂｕｉｔｏｒ邋Ｑｕｉｖｔ邋Ｃｏｍｂｕｓｔｏｒ邐．邐邐逡逑■ｇ邐：邐＂＝？？？－邐０１Ｎ１？逡逑圖１．３邋ＧＥ公司燃?xì)廨啓C(jī)燃燒技術(shù)演化Ｗ逡逑Ｆｉｇｌ．３邋Ｇａｓ邋ｔｕｒｂｉｎｅ邋ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＧＥ［９１逡逑３逡逑

逡逑ＤＬＮ１燃燒技術(shù)是同串聯(lián)式同心徑向燃料分級(jí)預(yù)混燃燒系統(tǒng)，如圖１．４所示。外逡逑圍旋流預(yù)混噴嘴與中心體值班擴(kuò)散噴嘴在相對(duì)軸向位置上前后錯(cuò)開(kāi)，利用火焰筒的逡逑橫截面進(jìn)行燃料分級(jí)以滿足燃燒系統(tǒng)的不同運(yùn)行模式要求：初級(jí)燃燒模式，，貧－貧燃逡逑燒模式、二級(jí)燃燒模式和預(yù)混燃燒模式。商業(yè)機(jī)組運(yùn)行結(jié)果表明ＤＬＮ１燃燒系統(tǒng)的逡逑ＮＯｘ最高排放極限下降至１８．４５邋ｍｇ／ｍ３［１Ｇ］。逡逑Ｐｒｉｍａｒｙ邋Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ邋（Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ邋Ｆｌａｍｅ）邐Ｌｅａｎ－Ｌｅａｎ邋Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ逡逑Ｆｕｅｌ邋－邋Ｉｇｎｉｔｉｏｎ邋ｔｏ邋２０％邋Ｌｏａｄ邐￡ｕｅＬ邋－邋２０邋ｔｏ邋５０％邋Ｌｏａｄ逡逑１００％邋ｙｉ邐ｉ－ｙｊ邐Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ邋６０％逡逑Ｍ邐Ｐａｒｔｉａｌｌｙ逡逑—＇￣￣Ｐｒｅｔｔｉｅｄ逡逑３ｒｌ邐Ｈ］邋Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ邋Ｚｏｎｅ邐ＩＬ邐ＬＬＩ逡逑Ｐｒｉｍａｒｙ邋Ｚｏｎｅ邐｜邐｜逡逑Ｕｕ＊＞ＵｎｎＱ邋．邋ＨｓｗＳＭｖｔ邋Ｉ逡逑ｍ邋ｙ邋ｎｊ邐逡逑邐邋－邋ｐｒ＾ｌｅｌＳｓｈｅｄ邐－邋Ｐｎｎ＾．ｏｎｅｃｏｎｖｅｒｔａｄｔｏｐ．ｅｍ．ｘｅｒ逡逑二］＾邐＾邋｜Ｐ＿＿＾逡逑巧；？＜Ｃ邐－邋一邋ｍ邐［■ｉｐ＝＾＝ｚｚｚ——邐邐逡逑Ｘｌ邐Ｌｏｗ邋ＮＯ？，ＣＯ逡逑（ａ）邋ＤＬＮ１燃燒室內(nèi)部結(jié)構(gòu)邐（ｂ）邋ＤＬＮ－１變工況燃燒運(yùn)行模式逡逑圖１．４邋ＤＬＮ－１燃燒系統(tǒng)以及燃燒運(yùn)行模式逡逑Ｆｉｇ．１．４邋Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ａｎｄ邋ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ邋ｍｏｄｅ邋ｏｆ邋ＤＬＮ－ｌ｜ｎｉ逡逑為了達(dá)到ＮＯｘ污染物排放標(biāo)準(zhǔn)降低到５ＰＰｍ、Ｃ？污染物排放標(biāo)準(zhǔn)降低到逡逑２５ｐｐｍ
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TK16

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馮良;胡標(biāo);鄧鈺才;;預(yù)熱式全預(yù)混燃燒系統(tǒng)探究[J];上海煤氣;2016年01期

2 易洪斌;曾旭杰;;預(yù)混燃燒的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[J];現(xiàn)代家電;2010年10期

3 馮良;李培華;金芮;;火焰離子電流法檢測(cè)全預(yù)混燃燒狀態(tài)的應(yīng)用和探討[J];上海煤氣;2010年06期

4 徐鵬,傅忠誠(chéng);全預(yù)混燃燒降低污染物排放的探討[J];北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào);2005年02期

5 慶;;多功能遠(yuǎn)紅外線煤氣灶[J];科技信息;1987年05期

6 A.C.Alkidas ,蔣國(guó)鑫;直噴式柴油機(jī)的預(yù)混燃燒[J];小型內(nèi)燃機(jī);1989年03期

7 隋春杰;楊帆;孔文俊;;旋流貧預(yù)混燃燒湍流特性的大渦模擬[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2017年01期

8 李玉慶;蔣正增;;錐形反應(yīng)器內(nèi)甲烷空氣預(yù)混燃燒數(shù)值研究[J];山東化工;2015年24期

9 張敏;;全預(yù)混燃燒技術(shù)在燃?xì)饩咧械膽?yīng)用原理[J];現(xiàn)代家電;2010年08期

10 徐瓊輝;詹杰民;;預(yù)混燃燒中火焰長(zhǎng)度的變化規(guī)律研究[J];中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 劉兵;向熹;胡定鋼;仇明貴;;全預(yù)混燃燒技術(shù)在熱水器中的節(jié)能淺析[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)城市燃?xì)夥謺?huì)應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)2010年年會(huì)論文集[C];2010年

2 張仲凌;;全預(yù)混燃燒的燃燒振蕩問(wèn)題[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)城市燃?xì)夥謺?huì)應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)2010年年會(huì)論文集[C];2010年

3 徐鵬;傅忠誠(chéng);;燃?xì)馊A(yù)混燃燒污染物綜合排放影響因素的實(shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)城市燃?xì)鈱W(xué)會(huì)應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)2005年會(huì)論文集[C];2005年

4 徐鵬;傅忠誠(chéng);;全預(yù)混燃燒降低污染物排放的探討[A];中國(guó)城市燃?xì)鈱W(xué)會(huì)應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)2005年會(huì)論文集[C];2005年

5 胡定剛;;全預(yù)混燃燒在燃?xì)鉄崴魃系膽?yīng)用探討[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)燃?xì)夥謺?huì)應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)2007年會(huì)論文集[C];2007年

6 侯根富;秦裕琨;;在惰性多孔介質(zhì)中甲烷—空氣預(yù)混燃燒火焰特性解析解[A];中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑熱能動(dòng)力分會(huì)第十六屆學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文集[C];2009年

7 馬素剛;仲峰泉;張新宇;;乙烯/空氣平面射流非預(yù)混燃燒過(guò)程的大渦模擬研究[A];第七屆全國(guó)高超聲速科技學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議日程及摘要集[C];2014年

8 侯根富;趙青根;張道嶺;;一種鼓風(fēng)式預(yù)混燃燒中餐燃?xì)獬床嗽畹墓?jié)能效果[A];2011年福建省暖通空調(diào)制冷學(xué)術(shù)年會(huì)論文資料集[C];2011年

9 李源;李國(guó)岫;李洪萌;孫作宇;;摻氫生物燃?xì)鈱恿黝A(yù)混燃燒過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第一屆全國(guó)燃燒化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2015年

10 張其斌;武文斐;李義科;;基于Level set的小火焰模型在湍流預(yù)混燃燒中應(yīng)用[A];第七屆全國(guó)工業(yè)爐學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 豫協(xié);河南省耐材協(xié)會(huì)八屆三次理事(擴(kuò)大)會(huì)召開(kāi)[N];中國(guó)建材報(bào);2019年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 周華;湍流預(yù)混燃燒的輸運(yùn)概率密度函數(shù)模擬研究[D];清華大學(xué);2017年

2 段冬霞;低旋流噴嘴預(yù)混燃燒特性的數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所);2017年

3 邢雙喜;微小型燃?xì)廨啓C(jī)徑向旋流預(yù)混燃燒特性研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2012年

4 劉鳳國(guó);家用燃?xì)饪焖贌崴魅A(yù)混燃燒的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2011年

5 肖剛;基于線性渦模型的部分預(yù)混燃燒大渦模擬研究[D];天津大學(xué);2016年

6 于宗明;可燃?xì)怅嚵旭v渦強(qiáng)化混合模型及其應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所);2016年

7 張華偉;柴油機(jī)燃燒過(guò)程中多環(huán)芳香烴測(cè)量及演變規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2012年

8 劉瀟;低排放燃燒室設(shè)計(jì)及預(yù)混燃燒特性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2017年

9 黃燕;非預(yù)混旋流燃燒熱聲不穩(wěn)定性的機(jī)理及控制研究[D];浙江大學(xué);2016年

10 劉斌;物理、化學(xué)因素對(duì)清潔高效柴油燃燒過(guò)程影響的試驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 雷程;噴油策略對(duì)正丁醇汽油部分預(yù)混燃燒和排放特性影響的試驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2018年

2 王子葉;天然氣軸向分級(jí)預(yù)混燃燒特性研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所);2019年

3 母濱;貧預(yù)混燃燒室NOx排放的化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型數(shù)值研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所);2019年

4 錢(qián)云壽;關(guān)鍵參數(shù)對(duì)天然氣-CO_2-空氣預(yù)混燃燒等量影響研究[D];西華大學(xué);2018年

5 王懷書(shū);混合過(guò)程對(duì)旋流預(yù)混燃燒穩(wěn)定性影響的實(shí)驗(yàn)與分析[D];清華大學(xué);2017年

6 王瑞欣;燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器入口段結(jié)構(gòu)對(duì)旋流預(yù)混燃燒影響的數(shù)值模擬[D];華北電力大學(xué)(北京);2018年

7 李磊;燃?xì)廨啓C(jī)燃燒優(yōu)化和氮氧化物排放控制研究[D];武漢理工大學(xué);2015年

8 王超;富燃?xì)錃狻諝馔牧黝A(yù)混燃燒特性實(shí)驗(yàn)研究[D];北京交通大學(xué);2017年

9 王朝暉;預(yù)混燃燒穩(wěn)定性的數(shù)值研究[D];沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院;2010年

10 李帥;丁醇柴油混合燃料對(duì)柴油機(jī)部分預(yù)混燃燒與排放影響的試驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2685618