低热值气体燃料多孔介质燃烧特性研究

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田峰实1,  杨若男1,  李本文1*,  陈元元2,  许学成2

1. 大连理工大学, 能源与动力学院, 辽宁大连 116024

2. 武汉科技大学, 材料与冶金学院, 湖北武汉 430081

摘     要: 低热值气体燃料的利用不仅可以避免排入大气造成环境污染,而且可以节约能源,真正做到节能环保。然而,现有传统燃烧技术很难实现低热值气体燃料稳定燃烧。由于多孔介质燃烧技术具有燃烧效率高、可燃极限宽、燃烧调节比大、污染物排放低等优点,因此选择多孔介质燃烧技术处理并利用低热值气体燃料。利用搭建的多孔介质实验台,选用干熄焦炉尾气作为低热值气体燃料进行实验研究。干熄焦炉尾气由79% N2、10% CO2、7% CO、3% H2以及1% O2组成,热值约为1.2 MJ/Nm3。考察了甲烷掺混比、燃烧当量比、燃烧强度等因素对火焰厚度、燃烧启动特性以及CO排放浓度等关键特性的影响。研究发现:燃烧强度和甲烷掺混比相同时随着当量比的增加,火焰区域的厚度呈现先增大后减小的趋势,启动时间先减少,当量比等于1.0时启动时间增加,随后继续降低;甲烷掺混比为0时,无法维持燃烧;甲烷掺混比对火焰核心区域厚度影响较低,随着甲烷掺混比的降低启动时间显著增加,预热会明显减少启动时间;CO排放浓度对于当量比的变化较为敏感,在各个工况中当量比等于0.7和0.8时CO排放浓度相近,在所有当量比中CO排放量最低,达到0.9时开始骤增;随着甲烷掺混比的降低CO排放浓度降低;CO排放浓度与燃烧强度呈负相关。本实验中NOx排放浓度始终低于10 ppm。
关 键 词: 低热值气体燃料; 多孔介质燃烧; 烟气排放特性; 火焰厚度; 燃烧启动特性
DOI: 10.57237/j.jest.2025.01.001
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