本文選題：非預(yù)混旋流燃燒　切入點(diǎn)：燃燒熱聲不穩(wěn)定性　出處：《浙江大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著中國石油、天然氣資源的開發(fā),近年來我國能源結(jié)構(gòu)中燃油燃?xì)獾谋戎匾仓饾u增加,但是基于"多煤、少氣、貧油"的能源格局,和世界范圍內(nèi)的日益嚴(yán)苛的污染物排放標(biāo)準(zhǔn),燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)和整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)應(yīng)用和增長空間非常巨大。燃?xì)廨啓C(jī)是聯(lián)合循環(huán)包括煤氣化聯(lián)合循環(huán)的最關(guān)鍵技術(shù),但是燃機(jī)貧燃預(yù)混技術(shù)容易誘發(fā)燃燒熱聲振動(dòng)現(xiàn)象,燃燒熱聲振動(dòng)不只存在于預(yù)混燃燒的燃機(jī)發(fā)電中,應(yīng)用非預(yù)混燃燒的油氣燃燒鍋爐也有誘發(fā)燃燒不穩(wěn)定性的可能。目前國內(nèi)外基于預(yù)混燃燒的熱聲不穩(wěn)定的理論和控制技術(shù)研究較多,但是對非預(yù)混燃燒的研究相對較少,尤其是涉及到旋流器等多穩(wěn)燃裝置的鍋爐中的非預(yù)混旋流燃燒。基于此著眼于非預(yù)混旋流燃燒熱聲不穩(wěn)定特性的機(jī)理和控制方法研究是十分有必要的。本文首先開展了不同橫向射流介質(zhì),燃料配比以及煙氣再循環(huán)條件燃燒熱聲不穩(wěn)定的特性研究,利用壓力脈動(dòng)分析,火焰?zhèn)鬟f函數(shù)分布以及火焰和陰影圖像分析了燃燒振動(dòng)特性。橫向射流介質(zhì)為N2時(shí)橫向射流比和當(dāng)量比對燃燒的壓力和熱釋放脈動(dòng)影響依賴于合適的工況才能促進(jìn)或阻礙兩者之間的耦合關(guān)系。橫向射流介質(zhì)為CO_2時(shí)不同當(dāng)量比下隨著橫向射流比增加火焰的熱釋放脈動(dòng)趨勢基本一致,擬合的火焰熱釋放脈動(dòng)變化趨勢線逐漸走向平穩(wěn)并達(dá)到非線性飽和,當(dāng)量比越大火焰熱釋放脈動(dòng)飽和以及火焰?zhèn)鬟f函數(shù)響應(yīng)對應(yīng)的臨界橫向射流比均越大,渦脫落頻率接近聲學(xué)激勵(lì)頻率并和熱釋放率耦合也存在一個(gè)臨界橫向射流比。而橫向射流介質(zhì)為CH4時(shí),隨著橫向射流比的增加,低當(dāng)量比下壓力脈動(dòng)幅值存在一個(gè)降幅最大的波谷。不同橫向射流介質(zhì)均存在能夠降低燃燒熱聲振動(dòng)幅值的最佳工況點(diǎn)。甲烷和丙烷配比燃燒時(shí)隨著甲烷比例和橫向射流比增加壓力脈動(dòng)振幅變化均呈逐漸降低趨勢,而一氧化碳和丙烷配比燃燒時(shí)隨著CO摻混比例的增加,燃燒室壓力脈動(dòng)振幅逐漸降低,并在10%時(shí)達(dá)到最低后保持不變。煙氣再循環(huán)條件下的壓力脈動(dòng)幅值最小的工況發(fā)生在橫向射流比J為3.6和CO_2摻雜比例為10%時(shí),不同的CO_2摻混比例表現(xiàn)出不同的線性或非線性響應(yīng)特征。其次開展了分別在燃燒室壁面和進(jìn)氣管路施加聲場激勵(lì)時(shí)燃燒熱聲不穩(wěn)定特性的研究,采用壓力脈動(dòng)分析,火焰?zhèn)鬟f函數(shù)分布,火焰和陰影圖像以及龐加萊映射圖像軌跡分析燃燒振動(dòng)特性。當(dāng)在燃燒室施加聲場擾動(dòng)時(shí),橫向射流比對壓力脈動(dòng)主頻振幅影響不大;不同橫向射流比下火焰的熱釋放脈動(dòng)隨著激勵(lì)振幅變化呈波動(dòng)趨勢和非線性響應(yīng)特征,激勵(lì)頻率大于270Hz以后的火焰熱釋放脈動(dòng)主要是由橫向射流干擾;火焰熱釋放脈動(dòng)在振幅激勵(lì)下趨于飽和的現(xiàn)象仍然存在但依賴于激勵(lì)頻率,不同激勵(lì)頻率下火焰熱釋放脈動(dòng)最強(qiáng)烈所對應(yīng)的橫向射流比不同。當(dāng)在進(jìn)氣管路施加聲場擾動(dòng)時(shí),橫向射流比對燃燒室內(nèi)壓力脈動(dòng)影響不大,進(jìn)氣管路聲波直接影響到當(dāng)量比脈動(dòng),對火焰的熱釋放響應(yīng)影響較大,致使熱釋放脈動(dòng)和壓力脈動(dòng)同頻同相耦合性較好,50Hz和135Hz激勵(lì)頻率在較低橫向射流比下隨著激勵(lì)振幅的變化火焰?zhèn)鬟f函數(shù)呈現(xiàn)非線性響應(yīng),100Hz激勵(lì)頻率下火焰對不同橫向射流比擾動(dòng)則呈現(xiàn)線性響應(yīng)特征。龐加萊映射圖像在不同的聲場擾動(dòng)下具有不同的聲場激勵(lì)諧波響應(yīng)特征。最后在分析卡門渦街和旋流渦系對燃燒不穩(wěn)定性影響的基礎(chǔ)上,開展了一款實(shí)際電站鍋爐運(yùn)行中的非預(yù)混旋流燃燒器燃燒振動(dòng)特性的測試研究,并且在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下對其進(jìn)行�；�,分析改變?nèi)紵医Y(jié)構(gòu)以及施加橫向射流擾動(dòng)時(shí)對燃燒熱聲振動(dòng)特性的影響,如改變?nèi)紵鬟M(jìn)氣管段進(jìn)風(fēng)方式和長度,去除火焰分割板,移動(dòng)旋流盤等。認(rèn)為熱驅(qū)動(dòng)型熱聲振動(dòng)存在但是并不是誘發(fā)熱聲不穩(wěn)定的主要原因,去除火焰分割板后燃燒室的壓力脈動(dòng)程度有所降低,但是仍有壓力和熱釋放脈動(dòng)耦合的可能,取決于渦結(jié)構(gòu)與火焰的相互影響。在移動(dòng)旋流盤的過程中旋流方位角脈動(dòng),以及火焰和渦系之間的相互作用對燃燒熱聲不穩(wěn)定特性都有重要的影響。橫向射流比擾動(dòng)控制方式對此燃燒室壓力脈動(dòng)影響不大,原因在于橫向射流噴嘴位置較高并沒有破壞到火焰的渦結(jié)構(gòu)。通過對此實(shí)際尺寸的燃燒器/爐膛系統(tǒng)熱聲振動(dòng)分析,認(rèn)為誘發(fā)鍋爐振動(dòng)的主要控制機(jī)制是壓力和熱釋放脈動(dòng)之間的相位差,ms量級的時(shí)間調(diào)制即可對壓力脈動(dòng)和熱釋放脈動(dòng)的耦合產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響。對燃燒過程自激熱聲不穩(wěn)定的控制,可以通過改變?nèi)紵鞅旧淼耐牧鹘Y(jié)構(gòu)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK16

【參考文獻(xiàn)】

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1 謝龍;;我國火力發(fā)電能耗狀況研究及展望[J];通信電源技術(shù);2016年01期

2 景李s，

本文編號：1639583