非平衡等离子体对CH4／空气混合物燃烧的影响

为了研究非平衡等离子体的助燃作用,以CH4/空气混合气为燃料,对单管燃烧器中的燃烧过程进行了数值研究。在3种电离度条件下,分析了非平衡等离子体中起主要作用的活性粒子(O,H)和活性基(OH)对CH4/空气混合气燃烧的影响。计算结果发现,与传统燃烧技术相比,等离子体可以提供燃烧开始的自由基,加快连锁反应的进行,从而提高燃烧温度、降低污染物排放,等离子体助燃技术还可以改善燃烧室出口流场(包括温度场和速度场)的分布。     

俄罗斯等离子体点火和辅助燃烧研究进展

 点火和稳定燃烧是燃烧学研究中重要的问题之一。等离子体不仅能加热气流,而且非平衡等离子体还会产生大量化学活性物质如处于激发态的分子和自由基,可以实现大范围点火、减小点火延迟、改善火焰稳定性、拓宽可燃极限等。近年来,等离子体点火和助燃成为国际上应用基础研究领域中颇受关注的一个研究方向。俄罗斯在等离子体点火和辅助燃烧方面研究一直保持国际领先水平,开展了大量开创性工作,引领了等离子体点火和助燃的发展方向。对中国科研工作者来说学习借鉴俄罗斯在该领域的研究无疑大有裨益。文中介绍了俄罗斯在等离子体点火和助燃方面的研究进展,以及相关的研究机构和出版的刊物,以便于中国的科研工作者与俄罗斯同行开展国际合作与学术交流。     

Bohm模式下氘氚燃烧等离子体的动态稳定性数值计算

采用Grank-Nicholson差分方法,应用循环迭代,对氘氚燃烧的等离子体的动 态稳定性进行了数值分析。研究中采用了Bohm模式的热传导率,考虑了α粒子的反常扩散效应,电子和离子有不同的温度。考虑了动态反馈加热,使等离子体实现了稳态燃烧。数值分析结果与理论模型预言相一致。     

生物柴油燃烧火焰温度场的实验研究

对生物柴油经由旋流燃烧器在炉窑内燃烧时火焰区域温度场的变化规律进行研究,分析不同过量空气系数和助燃空气温度对火焰区域温度场的影响。研究结果表明:轴线上火焰温度较低,沿轴线远离喷嘴方向变化趋势为先平缓增大,随后快速增长,到达峰值后又迅速回落;增大过量空气系数,火焰高温区长度变短,且逐渐靠近喷嘴,火焰温度分布越来越稳定,局部高温区更集中,沿燃烧方向火焰温度分布向均匀化发展;提高助燃空气温度,火焰整体温度升高,高温区域面积变大,燃烧过程趋于稳定,在垂直方向上火焰上扬趋势越来越明显。     

US-固体燃煤添加剂对煤的燃烧特性影响及其机理

应用感耦合等离子体原子发射光谱(ICP- AES) 分析测试技术, 对US- 固体燃煤添加剂的触媒与载体的化学组成、矿物成分和相态分布特征、及其助燃消烟和固硫催化性能进行研究.结果表明: US- 固体燃煤添加剂同时具有氧化助燃、催化燃烧和固硫催化3 种功能, 可以明显改善煤的燃烧特性, 节能降耗和消烟除尘效果显著, 并可以明显降低燃煤烟气中的SO2 的排放浓度     

三维旋转滑动弧等离子体助燃激励器的光谱特性实验

为研究不同射流流量和放电电压下三维旋转滑动弧等离子体助燃激励器的光谱特性规律,对3种不同几何结构的电极,在大气压下进行了交流滑动弧放电等离子体的光谱信号测量。结果表明:当流量和电压越大时,三维旋转滑动弧放电等离子体的振动温度越高,即振动激发强度越强。同时,比较A、B、C 3种滑动弧放电等离子体电极结构的光谱特性后发现,A型电极在滑动弧放电过程中产生的等离子体的振动温度最高,最有利于激发产生等离子体。综合考虑以上几种因素发现,流量对振动温度的影响最为明显,流量越大,OH、O2和O等粒子的相对发射强度也越强。例如,在U0=120V下,当Q=40g/min时O的平均相对发射强度约为1 800a.u.unit,当流量增大到Q=100g/min时,O的平均相对发射强度为2 800a.u.unit。     

滑动弧等离子体激励对旋流燃烧室节油熄火特性的影响

针对航空发动机燃烧室在快速节油条件下扩稳防熄的迫切需求，为验证等离子体助燃（PAC）技术在拓宽动态熄火边界等方面的显著优势，建立了快速节油单头部旋流燃烧实验平台，并开展了滑动弧等离子体基于快速节油条件下的熄火特性研究。实验通过采集快速节油燃烧过程 中OH*化学自发光信号，分析燃烧室熄火演化过程，对比研究了不同节油速率和流量下滑动弧等离子体激励对熄火特性的影响。研究表明，在动态节油下熄火边界明显小于准稳态条件下的熄火边界，随动态节油和进气流量的增大，熄火边界变窄；施加PAC后，助燃效果显著，节油条件下的贫油熄火油气比明显降低，尤其在较大节油速率和流量下仍能维持稳定燃烧。进气流量为15 m3/h、节油速率为0.09/s时边界拓宽最大，由0.064拓宽到0.052，拓宽程度达到23%。     

专题：等离子体激励气动力学与燃烧学

等离子体激励气动力学与燃烧学是描述等离子体激励条件下绕流物体受力特性、气体流动与燃料着火、燃烧、熄火过程机理的科学，属于空气动力学、气体动力学、燃烧学和等离子体动力学交叉前沿领域，是先进飞行器与动力装置流动控制与点火助燃技术发展的理论基础。本专题主要依托国家科技重大专项基础研究项目、国家级重点实验室基金、国家自然科学基金资助的８篇文章，聚焦国内等离子体激励气动力学与燃烧学领域的研究进展，以期增进国内等离子体激励气动力学与燃烧学领域的学术交流，促进基础研究和技术创新的发展。专题部分内容采用增强出版形式，以加深对论文内容思路与方法的理解。     

产业

我国最大富氧助燃节能装置投入运行日前,由山东烟台华盛燃烧设备工程公司研制生产的国内最大富氧助燃节能装置在中国天瑞集团汝州水泥有限公司正式投入运行。测试表明,水泥炉窑火焰温度提高了200℃,节煤率提高8%以上。该节能装置的成功运行,打破了水泥行业传统使用空气助燃的历史,标志着我国工业炉窑节能改造技术达到了新的高度。对建材行业的窑炉进行富氧(全氧)燃烧节能改造是国家发改委和财政部重点资金支持的项目,"十二五"期间建     

初始温度对O2等离子体形成过程的影响

在O2等离子体物理化学模型的基础上,对不同初始温度下O2等离子体中的主要粒子的形成过程进行了数值模拟,跟踪各种主要成分粒子浓度随时间的变化,得到了初始温度对等离子体主要带电粒子和中性粒子浓度的影响规律.计算结果表明:随着初始温度的升高,O2等离子体中各种主要成分粒子浓度的变化规律相似,粒子浓度变化趋势受初始温度影响不明显.e、O、O2、O+随时间增长浓度变化比较大,O-、O2-、O2+、O*、O2*等随时间增长浓度变化相对较小,但最终都达到一定的平衡状态.     

层燃炉两段燃烧方法技术分析

锅炉排烟中的烟尘是大气主要污染源之一。层燃炉两段燃烧技术 ,是一种行之有效的节能、环保的新技术。本文阐述了两段燃烧锅炉的工作机理 ,分析了两段燃烧锅炉的关键是控制燃料层的温度 ,并提出了解决问题的方法。     

ANSYS环境下微气体延期药隔板延期装置建模研究

在回顾微气体延期药的理论研究进展的基础上,对微气体延期药的燃烧模型、计算机软件进行了系统总结。根据气-固相反应燃烧模型和热点球面燃烧模型的基本假设,给出了相应的燃烧速度计算公式;并阐述了燃速计算程序代码HARDT的理论基础、燃速方程及其计算精度;运用ANSYS软件对隔板延期装置进行了热分析研究,建模结果显示,隔板中心的温度高于隔板边缘的温度,将最先达到点火药的发火点;比较了实测值与理论推测值,误差约为10%。     

Na2Cr2O7和NaClO4对水泥窑用煤燃烧特性的影响

以煤的着火点、燃尽点、燃烧烈度、平均放热强度和发热量为评价指标,利用TG-DSC分析添加剂Na2Cr2O7和NaClO4对水泥窑用煤燃烧特性的影响.结果表明,两类燃煤添加剂均能改变水泥窑用煤的燃烧特性.两类添加剂的加入降低了水泥窑用煤燃烧的着火点和燃尽点,使其能够在较低的温度下进行燃烧,提高煤的燃烧性和燃尽性,同时降低...     

预混合燃烧系统中多孔介质作用数值研究

根据气固两相局部非热平衡假设,建立了混合气在惰性多孔介质中预混合燃烧的一维数学模型,研究了不同情况下甲烷-空气的预混合气在多孔介质中燃烧时的温度分布和燃烧速率,并与自由空间中相应的值进行比较．结果表明,多孔介质的存在可以扩展混合气的燃烧极限,明显改善了燃烧室的换热性能,强化了对新鲜混合气的预热,降低了热量损失;在多孔介质中混合气的燃烧温度和燃烧室的温度明显升高,反应区厚度和燃烧速率显著增大．数值结果与其他研究者的实验结果是一致的．     

气烧石灰竖窑内温度场的数值模拟

气烧石灰环型竖窑内气体燃料在石灰石固体颗粒间流动燃烧是典型的多孔介质内燃烧传热问题.本文建立了三维多孔介质模型湍流非预混燃烧数学模型,对某厂日产300 t/d的气烧石灰环型竖窑内的温度场进行了仿真模拟研究.结果表明,不同的窑高对温度场的影响很大,通入煤气量一定的条件下,窑炉越矮,高温区距离出口处越近,出口处平均温度越高,烟气带出的热量越多,热量损失越大.建议该气烧竖窑应改造成16m高料柱的窑体结构,煅烧石灰石使用的高炉煤气总体积流量最佳控制约为14 875m3/h.     

过量空气系数对微细腔内氢气预混燃烧效率的影响

针对微型涡轮气体发动机燃烧效率和停留期等问题，设计了一套微细环型腔燃烧实验装置．进行了氢气与空气预混燃烧特性实验，测试并获得了微细环型腔内燃烧效率和着火浓度极限，分析了燃气浓度比对燃烧状况的影响．结果表明，在微细型腔内进行可燃气体与空气的预混燃烧具有可行性，但由于微细通道管壁表面散热损失相对增大，火焰传播速度减小，过量空气燃烧效率较低．实验发现，在微细燃烧装置中，富燃料燃烧时燃烧效率相对较低．在相同系数下，燃烧效率先是随氢气量的增大而增大，而后随之下降．在相同的供氢量条件下，燃烧效率随过量空气系数的增大先是增大，而后则随之减小．     

S、H2S及CS2在氧气中燃烧反应机理

利用公式△H=-0.1196n/λ计算了S、H2S及CS2在氧气中燃烧反应的火焰温度,并推测了三种物质燃烧反应的机理.S在氧气中燃烧反应的火焰温度计算值为2086 K,与测定值2093K接近,误差为-0.30％.H2S在氧气中燃烧反应的火焰温度计算值为2238K,测定温度2383K,误差为-6.1％.CS2在氧气中燃烧反应的火焰温度计算值为2502K,测定温度2468K,误差为0.14％.根据燃烧反应的火焰温度,推测S、H2S及CS2在氧气中燃烧反应机理.S燃烧反应机理为：（1）O2＋ hv→2O·,（2）S ＋O·→SO＋hv,（3）2SO＋O2→2SO2,（4）SO2＋O·→SO3 ＋hv.H2S燃烧反应机理为：（1）O2＋ hv→2O·,（2） H2S→H2 ＋S,（3）H2 ＋O·→H2O＋hv,（4）S＋O·→SO＋hv,（5） 2SO＋ O2→2SO2,（6）SO2 ＋O·→SO3＋ hv.CS2燃烧反应机理为：（1）O2＋hv→2O·,（2） CS2→C ＋2S,（3）C＋O·→CO＋ hv,（4）CO＋O·→CO＋hv,（5）S＋O·→SO＋ hv,（6）2SO＋ O2→2SO2,（7）SO2＋O·→SO3＋ hv.     

套筒对烧窑新型燃烧室内电石尾气的燃烧特性

通过建立流动、燃烧和辐射换热三维耦合数学模型，研究电石尾气在套筒对烧窑新型燃烧室内的燃烧特性，并考察过量空气系数对燃烧情况的影响.结果表明，电石尾气燃烧产生的烟气受到挡火墙的阻挡，形成强烈的漩涡，火焰高温区出现在挡火墙的内侧.随着过量空气系数的增加，燃料燃烧率逐渐变大，但即使过量空气系数增大至1.3，燃烧室出口仍有CO剩余，即少量燃料会随烟气流动到窑膛内燃尽.随着过量空气系数的增加，燃烧室出口平均温度先上升后下降.     

Na2Cr2O7和NaClO4对水泥窑用煤燃烧特性的影响

以煤的着火点、燃尽点、燃烧烈度、平均放热强度和发热量为评价指标,利用TG-DSC分析添加剂Na2Cr2O7和NaClO4对水泥窑用煤燃烧特性的影响.结果表明,两类燃煤添加剂均能改变水泥窑用煤的燃烧特性.两类添加剂的加入降低了水泥窑用煤燃烧的着火点和燃尽点,使其能够在较低的温度下进行燃烧,提高煤的燃烧性和燃尽性,同时降低了煤的燃烧烈度,使煤的燃烧更加平稳,有利于煤在水泥窑内的燃烧;Na2Cr2O7和NaClO4均能使煤的发热量增加,且加快煤粉热量的释放,促进了煤的完全燃烧.