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平焰半预混燃烧及其NOx排放特性的试验研究

作　者: 邢守正
导　师: 李保卫；赵增武
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 平焰燃烧旋流 NOx 试验
分类号: TK16
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

燃料燃烧过程生成的氮氧化物主要是NO和NO2,一般把它们两种物质称为NOx,其中以NO为主。随着工业加热的日益增多,NOx排放量和大气NOx浓度的快速增加,使我国大气污染的性质发生根本性的变化,导致一系列的城市和区域环境问题,对人体健康和生态环境构成巨大的威胁。1980年以来,世界上许多国家围绕NOx排放控制问题采取了一系列国家行动和国际性合作方案。所以,降低NOx排放己成为全世界所关心的问题。平焰燃烧技术因火焰稳定性好,火焰温度均匀,介质加热均匀等优点,在各种工业炉窑上得到了较为普遍的应用。平焰燃烧分为全预混燃烧与半预混燃烧,目前国内大部分燃烧器都采用的是全预混燃烧。全预混燃烧中助燃空气与燃料是全预混流动状态,烧嘴温度较高,势必降低烧嘴的使用寿命,同时在这个高温区域增加了NOx的生成量,这是全预混平焰燃烧不足之处。而平焰半预混燃烧推迟了燃料与氧化剂的混合时间,适当降低了火焰的局部高温,有助于降低NOx的排放浓度。本文详细介绍了自制的平焰燃烧试验台结构、测试设备的选择及试验参数的设计过程,组织燃烧试验,研究了平焰燃烧炉膛顶部温度分布特征与NOx排放规律,并分析了过剩空气系数对炉膛加热与NOx排放的影响。其主要结论如下:1)建立了平焰燃烧热态试验台,并且在试验台上做了四组不同过剩空气系数的平焰燃烧试验。在试验过程中,通过热电偶测量了炉膛顶部、炉底钢板及烟道内的温度;烟气分析仪测量了烟道内烟气排放浓度。2)燃烧初期,燃烧速度慢,火焰面比较大;随着燃烧的进行,炉膛温度升高,燃料燃烧速度加快,火焰面变小。3)过剩空气系数从0.92增大到1.09时,炉膛温度及NOx排放浓度也随之增大;而过剩空气系数继续增大后,炉膛温度及NOx排放浓度开始减小。本论文的研究成果为进一步优化平焰燃烧过程及污染物排放的控制提供了技术准备。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
引言  9-10
1 文献综述  10-24
  1.1 氮氧化物生成的机理  10-14
    1.1.1 热力NOx 的生成  10-11
    1.1.2 快速NOx 的生成  11-13
    1.1.3 燃料NOx 的生成  13-14
  1.2 工业炉内NOX 的生成及影响因素  14-15
    1.2.1 炉内NOx 的生成  14
    1.2.2 影响因素  14-15
  1.3 氮氧化物研究的现状  15-19
    1.3.1 低NOx 燃烧技术  15
    1.3.2 现在国际上流行的低NOx 燃烧技术简介  15-18
    1.3.3 氮氧化物的减排措施  18-19
  1.4 平焰燃烧发展现状  19-23
    1.4.1 平焰燃烧的结构及特点  19-21
    1.4.2 平焰燃烧的火焰特性  21-22
    1.4.3 平焰燃烧的研究进展  22-23
  1.5 主要研究内容  23-24
2 平焰燃烧试验台的建立与试验方案的设计  24-36
  2.1 平焰燃烧试验台  24-30
    2.1.1 平焰燃烧试验炉  24-25
    2.1.2 燃烧辅助设备  25-27
    2.1.3 燃烧测试设备  27-30
  2.2 实验方案的设计  30-34
    2.2.1 试验参数  30-32
    2.2.2 试验方案设计  32-33
    2.2.3 实验步骤简述  33-34
  2.3 小结  34-36
3 焰燃烧试验与结果分析  36-46
  3.1 升温曲线  36-39
  3.2 炉膛顶部温度分布  39-42
  3.3 NOX 排放特性  42-44
  3.4 小结  44-46
结论  46-47
参考文献  47-51
在学研究成果  51-52
致谢  52

平焰半预混燃烧及其NOx排放特性的试验研究

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