摘要：中度与极度低氧稀释(moderate or intense low-oxygen dilution, mild)氧燃烧能够同时实现低碳和低NOx排放,是一种很有前景的燃烧技术。通过实验研究CO2稀释甲烷的非预混mild氧燃烧炉内CO2稀释量(30%~80%体积分数)和喷嘴布置(中心燃料喷嘴或中心氧化剂喷嘴)对燃烧和排放特性的影响。实验表明,随着燃料稀释程度的升高,炉内温度和NO排放均降低,但CO排放有所升高。另外,过高的稀释度(如80%)会导致炉内燃烧不稳定,易发生熄火。但预热燃料可以避免这一问题。70%燃料稀释度下,炉内温度分布均匀,NO排放较低(<20×10-6),且对当量比、燃料预热温度和氧化剂中氧气浓度的变化不敏感,更有利于mild氧燃烧的实际应用。此外,实验发现,相比中心燃料喷嘴的布置,中心氧化剂喷嘴布置下,炉内温度分布更加均匀,NO排放极低(≈5×10-6),更有利于建立超低排放的mild氧燃烧。因此,实际燃烧器设计时可以考虑这种布置。

摘要：mild氧燃烧技术是由mild燃烧技术发展而来的一种更加节能减排的技术。为了找到一种更有利于mild氧燃烧实现的喷嘴结构,本文设计了一种单侧倾斜的喇叭口喷嘴,通过改变非对称喷嘴喇叭口开口方向设置了4种不同的喷嘴结构,在各种参数相同的条件下进行了数值模拟研究,并通过速度场与涡量场、组分场、温度场几个方面对非对称喷嘴进行了对比分析。结果表明:非对称射流喷嘴可以将射流气体打散成诸多小体积微团,不同喷嘴结构中大动量喷嘴倾斜角方向影响流场的偏移方向,且影响回流区域的分布;其中喷嘴倾斜面向外放置的喷嘴结构打散气流产生的小体积微团扩散效果最好,CO体积分数最小,回流烟气对O2稀释效果最好,温度分布最均匀,最有利于mild氧燃烧的实现。