燃料稀释和喷嘴布置对甲烷非预混MILD氧燃烧的影响

作者：王国昌; 王勃; 司济沧; 舒子云; 朱荣; 米建春^*

来源：中国电机工程学报, 2021, 41(17): 5973-5983.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.201586

• MILD氧燃烧
• 稀释燃料
• CO2稀释
• 喷嘴布置
• NOx排放

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。

• 单位
  中国舰船研究设计中心; 北京大学; 北京市科学技术奖励工作办公室; 北京科技大学