褐煤脉动燃烧的特性研究

作     者：谢蕴江 

作者单位：天津科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴中华

授予年度：2012年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：脉动燃烧 Rijke管 不同煤炭粒径燃烧 先进燃烧技术 声压特性 

摘      要：脉动燃烧是一种与常规稳态燃烧所不同的具有周期性脉动的燃烧过程。其具有很高的燃烧效率、很高的燃烧强度、燃烧装置结构简单、污染物排放量低等众多优点,在家用热水及采暖设备、蒸汽锅炉、食品加工设备、工业干燥等领域得到应用。脉动燃烧装置主要分为3种：四分之一波型脉动燃烧器;Helmholtz型脉动燃烧器;Rijke型脉动燃烧器。 Rijke型脉动燃烧器又具有其他两种燃烧器所不具备的优点,其不仅可以燃用气体燃料,也可以燃用液体和固体燃料,包括重油、褐煤、煤矸石等劣质燃料也可以被充分利用。Rijke型脉动燃烧器从其自身机构来讲,不需要任何阀门,从而在整个设计与制造过程中也相对容易些。同时,Rijke型脉动燃烧器运行稳定性高、功率调节范围广以及能够实现大功率等,更适合设备扩大化,从而实现规模化应用。 本文利用自行设计并搭建的Rijke型脉动燃烧器进行实验,主要研究内容如下： (1)实验验证了使用褐煤为燃料的Rijke型脉动燃烧器的可行性。在自行设计并搭建的Rijke型脉动燃烧器上,通过固体燃料的燃烧释放热量激起燃烧器内的热声耦合振动。实验中表明,在燃料维持供应的基础上,可激起并维持Rijke型脉动燃烧器持续的热声振动,验证了脉动燃烧的可行性。 (2)研究了不同煤炭粒径下对脉动燃烧的影响。对不同粒径大小的煤炭颗粒进行脉动燃烧实验研究表明：脉动燃烧压力呈正弦规律上下振动,随着煤炭粒径的减小,脉动压力有增大的趋势,但是在煤炭粒径减小到一定程度时,脉动压力趋于稳定;随着煤炭粒径的减小,整个燃烧室温度也在下降;脉动燃烧频率基本稳定在110-120Hz。 (3)实验验证了煤炭与污泥混合进行脉动燃烧的可行性。将煤炭和污泥1：1混合后作为燃料进行脉动燃烧,研究发现：混合燃料燃烧,造成的燃烧器内部压力幅值要小于单纯以煤炭为燃料的压力幅值,燃烧温度基本稳定在810℃左右,但是其脉动燃烧频率要高于单纯以煤炭为燃料的脉动频率。 (4)进行了富氧状态下的脉动燃烧。使用褐煤为燃料进行脉动燃烧,通入氧气后,脉动燃烧更加激烈,脉动燃烧温度要高于1200℃。