基于计算流体力学的氧燃料无焰燃烧分析文献综述

 2022-11-01 01:11

文献综述(或调研报告):

1. 无焰燃烧技术

无焰燃烧技术是指当反应物进入燃烧腔室时,通过内部延期回流作用,将燃烧产物与反应物充分混合从而稀释反应物的一种燃烧技术。内部回流作用使惰性气体(烟气)在反映混合物中的质量比率大大提升。即当氧化剂浓度较低而产物循环温度较高时的燃烧反应称为无焰燃烧或温和燃烧。无焰燃烧在视觉上表演为不可见火焰燃烧。随着氧气浓度的降低,火焰的可视性也逐渐降低。当当地温度大于最低反应温度时燃烧即发生。

2. 氧燃料燃烧

当使用空气作为燃烧产物时,氮气仅作为惰性气体存在。氧燃料燃烧指当工业氧气被用作氧化剂的燃烧状况。通过低温冷冻技术,我们可以将氧气从空气中分离。尽管分离过程需要能源消耗,使用央企作为氧化剂仍有不小的优势。氧燃料燃烧可以实现更高的燃烧反映温度与更高的反应效率,提升传热条件,减少烟气体积,减少污染物排放,并提高商品质量。

R J Harris对氧燃料燃烧有详细的研究,包括混合状况,火焰结构,火焰组成,吹熄与噪音等方面。他得出当燃烧器喷嘴长度/直径比提升时,火焰的吹熄速度也随之提升。Hedley对氧燃料燃烧的两种模式进行了研究分析,分别为高速氧气入射燃烧与反向火焰燃烧,并得到结论,NOx的排放受氧气与燃料混合情况及入射角度的影响很大。

由国际火焰研究协会主持的OXYFLAME项目对不同燃烧器进行了研究。研究包括对预混燃烧与非预混燃烧的仿真模拟与现场试验。实验结果表明,两个氧气喷嘴的燃烧器实现了更低的NOx排放量。他们同样发现预混燃烧的NOx排放量更低。

Andersson和Johnsson发现当氧化剂浓度从21%提升至27%时,热辐射量可提升30%。Paubel使用一种四支共轴甲烷燃烧器在广阔的操作条件下燃烧得到低热值的残留烟气。使用CH*化学光谱图像法,他们作出了表格。该表格有效的帮助评估实验燃烧器与工业燃烧器。

Kim 通过实验研究了对不同燃烧器结构,伴随外部烟气循环的氧燃料燃烧NO排放情况。该研究表明对不同的外部循环强度,火焰均保持稳定并具有一定的火焰长度。但在实际过程中,外部烟气循环的燃烧状况是极其复杂的。目前鲜有半工业炉的综合综合试验数据以及对氧燃料燃烧计算的CFD程序参数。对氧燃料在无焰燃烧方面的研究也并不广泛。

3. 氧燃料无焰燃烧燃烧器结构

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