燃料稀释和喷嘴布置对甲烷非预混MILD氧燃烧的影响

作     者：王国昌 王勃 司济沧 舒子云 朱荣 米建春 WANG Guochang;WANG Bo;SI Jicang;SHU Ziyun;ZHU Rong;MI Jianchun

作者机构：北京大学工学院北京市海淀区100871 北京市科学技术奖励工作办公室北京市海淀区100444 中国舰船研究设计中心湖北省武汉市430072 北京科技大学冶金与生态工程学院北京市海淀区100083 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2021年第41卷第17期

页      面：5973-5982页

核心收录：

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51776003) 

主　　题：MILD氧燃烧 稀释燃料 CO2稀释 喷嘴布置 NOx排放 

摘      要：中度与极度低氧稀释(moderate or intense low-oxygen dilution, MILD)氧燃烧能够同时实现低碳和低NOx排放,是一种很有前景的燃烧技术。通过实验研究CO2稀释甲烷的非预混MILD氧燃烧炉内CO2稀释量(30%~80%体积分数)和喷嘴布置(中心燃料喷嘴或中心氧化剂喷嘴)对燃烧和排放特性的影响。实验表明,随着燃料稀释程度的升高,炉内温度和NO排放均降低,但CO排放有所升高。另外,过高的稀释度(如80%)会导致炉内燃烧不稳定,易发生熄火。但预热燃料可以避免这一问题。70%燃料稀释度下,炉内温度分布均匀,NO排放较低(20×10-6),且对当量比、燃料预热温度和氧化剂中氧气浓度的变化不敏感,更有利于MILD氧燃烧的实际应用。此外,实验发现,相比中心燃料喷嘴的布置,中心氧化剂喷嘴布置下,炉内温度分布更加均匀,NO排放极低(≈5×10-6),更有利于建立超低排放的MILD氧燃烧。因此,实际燃烧器设计时可以考虑这种布置。