在化石燃料的氣化利用過程中,由于原料的不同及氣化方式的差異,氣體燃料的組成存在著很寬的變化范圍,如煤和生物質(zhì)氣化氣的主要成分為氫氣和一氧化碳,甲烷還包含氮氣和二氧化碳等稀釋氣體。燃氣組成的不確定性對燃燒室設(shè)備穩(wěn)定運行和高效清潔燃燒提出了更高的要求。同時,發(fā)展多種高效燃燒方式如富氧燃燒結(jié)合CO₂捕集與排放技術(shù),燃氣輪機貧預(yù)混稀薄燃燒技術(shù)對降低碳排放,控制污染物生成具有重要意義�；剂蠚饣瘹膺�可以進一步合成為各種清潔替代能源,這其中,發(fā)展醇醚類含氧燃料和氨氣無碳燃料對海陸空運輸及電力生產(chǎn)具有重要意義。實際的工業(yè)燃燒設(shè)備包括燃氣輪機,內(nèi)燃機和增壓鍋爐等多為高溫高壓的燃燒環(huán)境。涉及到燃燒穩(wěn)定性的燃料組分的變化,回火,熄火,自點火現(xiàn)象和高壓下的可燃極限與預(yù)混火焰的固有參數(shù)層流火焰速度密切相關(guān)。為了進一步增加對不同燃料燃燒特性的了解,開展高壓下實驗室尺度的基礎(chǔ)層流燃燒特性研究可以為機理發(fā)展和燃燒器設(shè)計提供實驗基礎(chǔ)。同時測量污染物的排放特性有利于選擇合適的操作區(qū)間,對新型替代燃料在工業(yè)燃燒設(shè)備中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。本文搭建了高壓層流燃燒試驗臺,結(jié)合光學(xué)測量方法,煙氣測量方法和... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

R0110燃機DLN燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖[1]

?收。它具有以下技術(shù)特點：增加熱效率，在富氧燃燒系統(tǒng)中，O2/CO2燃燒方式通過循環(huán)煙氣調(diào)節(jié)燃燒溫度，同時又代替了空氣中的氮氣攜帶熱量以保持鍋爐的熱效率；改善整體污染物排放，減少氮氣參與從而減少熱力型氮氧化物的排放，提高燃燒效率降低一氧化碳和未燃碳氫化合物的排放，結(jié)合CCS減少二氧化碳的排放；增加輻射換熱，由于二氧化碳的強輻射換熱系數(shù)；改善火焰穩(wěn)定性，氧量提高；提高火焰溫度，空氣中燃燒的絕熱火焰溫度一般1950℃，純氧燃燒的絕熱火焰溫度可達2800℃；鍋爐不需要另外改造，微富氧燃燒可直接利用。圖1.2O2/CO2混合富氧燃燒技術(shù)原理圖[7]。許多研究[8,9]報道了在O2/CO2氛圍下，煤粉燃燒效率提高，火焰速度相比降低，氮氧化物排放降低。Molina等人[10,11]采用層流反應(yīng)器報道了單顆粒煤在不同氣氛下的揮發(fā)分析出及點火過程，結(jié)果表明O2/CO2氛圍下比O2/N2氛圍下的點火延遲時間有所增加，揮發(fā)分析出率降低，主要是因為的CO2的高比熱和揮發(fā)分在O2/CO2氛圍下擴散速率較低；但對揮發(fā)分完全燃燒的時間沒有明顯影響并且30%體積分數(shù)的O2在O2/CO2中的點火延遲與揮發(fā)分析出與空氣中的過程類似。天然氣的主要成分是甲烷，研究天然氣在高壓調(diào)節(jié)的富氧燃燒特性諸如點火延遲時間，氧化反應(yīng)速率和層流、湍流火焰速度，對實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)利用具有指導(dǎo)意義。Liu等人[12]發(fā)現(xiàn)用CO2替代N2降低了甲烷層流火焰速度。Mazas等人[13]研究了甲烷富氧燃燒中水蒸汽注入導(dǎo)致火焰速度降低，在CH4/O2/N2/H2O氛圍中降低比CH4/O2/CO2/H2O降低更明顯，這是由于相同火焰速度的O2含量在

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文緒論7圖1.32018-2050年國際海事組織模擬的海運能源使用趨勢[22]。氨氣作為清潔替代燃料得到了歐洲，美國，日本和澳大利亞等國家的廣泛重視[23,24]，這是由于氨的熱物性與丙烷非常相似，常壓下的沸點-33.4℃和常溫下的冷凝壓力9.9atm使得它成為一種非常有前景的氫能載體，尤其是與氫氣相比時，具有更低的運輸和儲存成本。除了廣泛的利用氨作為大型電站鍋爐中選擇性非催化還原（SelectiveNon-CatalyticReduction,SNCR）去除熱力型氮氧化物的添加劑，直接燃燒氨作為化石燃料的替代品在內(nèi)燃機，工業(yè)鍋爐和燃氣輪中也引起了足夠的興趣。表1.1氨和碳氫燃料熱物性的對比，數(shù)據(jù)來自NIST[25]和文獻[23]。氨氣在工業(yè)燃燒器應(yīng)用方面的研究，以燃氣輪機，內(nèi)燃機為主，Mrch等人[26]研究了氨氣/氫氣在火花點火發(fā)動機中的應(yīng)用，結(jié)果表明過量空氣系數(shù)1.1~1.4的工況下，氫氣含量越高，燃燒產(chǎn)生的氮氧化物排量越大。此外，他們發(fā)現(xiàn)在火焰后區(qū)的NO分解反應(yīng)可以降低NO的排放達到汽油燃燒相當(dāng)?shù)乃�。因此氨�?氫氣可以作為一種十分有潛質(zhì)的發(fā)動機替代燃料。Reita等人[27,28]在四缸渦輪增壓柴油機上探究了氨氣/柴油混合燃燒的效率和排放特性，氨氣可以在提供95%的總能量的同時保證發(fā)動機穩(wěn)定運行，并且氮氧化物的排放水平很低。結(jié)果表明，在氨氣/柴油能量比例達到40%~60%時，發(fā)動機的效率達到最大值。當(dāng)氨的能量比例低于40%時，雙燃料的NO排量低于柴油本身的NO排量，這是由于氨氣降低了熱力型NO的生成；而當(dāng)氨的能量比例高于60%時，雙燃料的NO排量高于

【參考文獻】：
期刊論文
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