重型燃气轮机先进低NO_x燃烧技术分析 被引量：18

1

作者 葛冰 田寅申 +2 位作者 袁用文 柳伟杰 臧述升 《热力透平》 2013年第4期251-259,共9页

对重型燃气轮机领域中的低NO x燃烧技术进行介绍与说明,首先简要论述了重型燃气轮机燃烧室中氮氧化物的产生机理及抑制方法,其次,介绍了贫预混多喷嘴分级燃烧技术、富油/焠熄/贫油燃烧技术和贫预混低旋流燃烧技术等7种可用于重型燃气轮... 对重型燃气轮机领域中的低NO x燃烧技术进行介绍与说明,首先简要论述了重型燃气轮机燃烧室中氮氧化物的产生机理及抑制方法,其次,介绍了贫预混多喷嘴分级燃烧技术、富油/焠熄/贫油燃烧技术和贫预混低旋流燃烧技术等7种可用于重型燃气轮机燃烧室的先进低NO x燃烧技术,并详细论述了这7种低NO x燃烧技术的作用原理及应用进展,可为国内重型燃气轮机低污染燃烧室的设计与研制提供技术参考。 展开更多

关键词 低NOX燃烧 燃烧室 重型燃气轮机

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当量比对甲烷预混低旋流燃烧的影响 被引量：11

2

作者 柳伟杰 葛冰 +3 位作者 田寅申 袁用文 臧述升 翁史烈 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期65-69,共5页

通过实验和数值模拟的方法研究了甲烷/空气预混低旋流燃烧的流场结构及当量比对甲烷低旋流燃烧的影响．结果表明，甲烷/空气预混低旋流气流在喷嘴出口处扩张，形成有利于燃烧稳定的低速区；预混火焰“悬浮”于喷嘴上方，在剪切区的内侧... 通过实验和数值模拟的方法研究了甲烷/空气预混低旋流燃烧的流场结构及当量比对甲烷低旋流燃烧的影响．结果表明，甲烷/空气预混低旋流气流在喷嘴出口处扩张，形成有利于燃烧稳定的低速区；预混火焰“悬浮”于喷嘴上方，在剪切区的内侧，火焰呈 W 型；富燃时，随着当量比的增加，火焰的推举高度略有增加；甲烷/空气预混低旋流流场具有自相似性，无量纲轴向速度的径向分布几乎不受当量比的影响．同时，燃烧室出口的温度随着当量比的增加而增加，并且在当量比为0.8～1.4时变化较为明显，当量比超过1.4后，增加趋势变缓． 展开更多

关键词 低旋流 预混燃烧 当量比 甲烷 排温

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合成气扩散燃烧的OH-PLIF测量 被引量：6

3

作者 郭培卿 臧述升 +1 位作者 葛冰 田寅申 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期842-847,共6页

为了解中低热值合成气在燃气轮机燃烧室中的燃烧特性,利用平面激光诱导荧光(PLIF)法,对模型燃烧室内CH4和具有不同C-H比的合成气旋流扩散火焰开展实验研究.实验结果表明,CH4与合成气火焰呈现出截然不同的火焰形状,瞬态OH-PLIF图像揭示... 为了解中低热值合成气在燃气轮机燃烧室中的燃烧特性,利用平面激光诱导荧光(PLIF)法,对模型燃烧室内CH4和具有不同C-H比的合成气旋流扩散火焰开展实验研究.实验结果表明,CH4与合成气火焰呈现出截然不同的火焰形状,瞬态OH-PLIF图像揭示了它们具有湍流火焰的共同特征,且火焰都稳定在喷嘴出口位置.相比之下,CH4燃烧更加稳定,通过对火焰核心反应区域的定量分析还发现,C-H比越高,合成气火焰的稳定性越差. 展开更多

关键词 合成气 扩散燃烧 平面激光诱导荧光 燃烧不稳定性 旋流燃烧

原文传递

湿度变化对双旋流合成气非预混燃烧特性的影响 被引量：5

4

作者 葛冰 田寅申 +1 位作者 谢岳生 臧述升 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期746-749,755,共5页

利用平面激光诱导荧光（PLIF）、高温细丝热电偶及红外气体分析仪对不同空气湿度下的双旋流合成气非预混燃烧流场进行了实验研究.实验结果表明,随着空气湿度的增加,合成气火焰的基本形态已经发生很大变化,燃烧室中心轴线处OH自由基浓度... 利用平面激光诱导荧光（PLIF）、高温细丝热电偶及红外气体分析仪对不同空气湿度下的双旋流合成气非预混燃烧流场进行了实验研究.实验结果表明,随着空气湿度的增加,合成气火焰的基本形态已经发生很大变化,燃烧室中心轴线处OH自由基浓度越来越低,荧光信号强度明显变弱,火焰根部逐渐出现W型分布特征,燃烧室排气温度缓慢下降;当空气加湿量φ（空气中水蒸气体积与干空气体积之比）为0-30%时,CO排放量变化不大,但是当φ=40%时CO排放迅速增加,而当φ=50%时,CO排放已经不稳定,燃烧振荡,容易熄火.此外,NOx排放随着φ增加下降明显,但是当φ〉20%时,NOx排放的下降趋势会变慢,继续增加水蒸气对NOx排放的影响不大. 展开更多

关键词 双旋流燃烧 合成气燃烧 湿空气燃烧 平面诱导荧光测量

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燃气轮机三头部燃烧室试验台全压燃烧试验研究

5

作者 唐健 田寅申 张津 《热力透平》 2024年第2期84-88,共5页

针对适用于环形燃烧室的燃烧器,其自主研发能力是燃气轮机企业竞争力的基础,也是国家能源动力装备实力的体现,需要投入力量进行提升。搭建了适用于小F级燃气轮机燃烧器试验的三头部全温全压燃烧试验台,在与实际机组运行工况一致的条件... 针对适用于环形燃烧室的燃烧器,其自主研发能力是燃气轮机企业竞争力的基础,也是国家能源动力装备实力的体现,需要投入力量进行提升。搭建了适用于小F级燃气轮机燃烧器试验的三头部全温全压燃烧试验台,在与实际机组运行工况一致的条件下对环形燃烧器进行了全温全压燃烧试验。试验所得数据可以客观反映燃烧器实际工作状态的NO_X排放性能,同时结果复现性良好。并通过对比试验验证了一项升级方案,升级后的燃烧器可以减少NO_X排放量,且降幅明显。研究成果可为燃烧器性能验证与新燃烧器研发提供支持,并为升级后的燃烧器投入商业应用提供参考。 展开更多

关键词 燃气轮机 燃烧器 三头部试验台 全压燃烧试验

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预混多喷嘴火焰自激振荡燃烧的实验研究 被引量：4

6

作者 柳伟杰 葛冰 +2 位作者 田寅申 臧述升 翁史烈 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期672-677,共6页

针对甲烷/空气预混多喷嘴火焰的自激振荡燃烧进行了激光可视化实验研究。采用动态压力传感器记录压力脉动,利用激光诱导荧光技术对多喷嘴火焰结构进行相同步测量。实验结果表明,多喷嘴燃烧室的压力脉动频率为41 Hz,幅值为1370 Pa。火焰... 针对甲烷/空气预混多喷嘴火焰的自激振荡燃烧进行了激光可视化实验研究。采用动态压力传感器记录压力脉动,利用激光诱导荧光技术对多喷嘴火焰结构进行相同步测量。实验结果表明,多喷嘴燃烧室的压力脉动频率为41 Hz,幅值为1370 Pa。火焰沿着轴向发生周期性跳动,在0°~60°相位时,喷嘴发生回火。中心火焰的推举高度比外侧火焰高,但燃烧反应强度低于外侧火焰。在相邻火焰干涉区发生局部熄火与重新点燃,相邻火焰干涉区和火焰根部区的不稳定热释放和压力脉动的耦合是引起预混多喷嘴火焰自激振荡燃烧的主要原因。 展开更多

关键词 预混燃烧 多喷嘴火焰 自激振荡燃烧 相同步激光诱导荧光测量

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双旋流燃油燃烧器火焰特征研究 被引量：2

7

作者 李腾辉 葛冰 +2 位作者 袁用文 田寅申 臧述升 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期280-285,共6页

利用OH平面激光诱导荧光技术,测量了双旋流燃油燃烧器扩散火焰特征,考察了不同当量比下火焰内部的OH摩尔浓度分布.应用FLUENT软件进行了数值分析,并将模拟结果与实验结果进行了比较,分析了不同当量比下,双旋流燃烧器柴油扩散火焰的结构... 利用OH平面激光诱导荧光技术,测量了双旋流燃油燃烧器扩散火焰特征,考察了不同当量比下火焰内部的OH摩尔浓度分布.应用FLUENT软件进行了数值分析,并将模拟结果与实验结果进行了比较,分析了不同当量比下,双旋流燃烧器柴油扩散火焰的结构特点与流场间的关系.结果表明,在双旋流燃烧器中,火焰出现在内外旋流器两股射流间的低速区域内;在燃料量不变、进气量加大的情况下,当量比低于0.38时,由于径向速度沿径向持续增大,导致火焰锋面被剪成前后两段;随着当量比的增大,火焰张角没有明显变化,但是燃烧区域显著增大. 展开更多

关键词 双旋流 火焰锋面 燃油

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喷嘴旋向对多喷嘴预混燃烧的影响 被引量：2

8

作者 柳伟杰 葛冰 +2 位作者 田寅申 臧述升 翁史烈 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期289-295,共7页

针对五喷嘴模型燃烧室采用层流小火焰模型进行数值模拟,讨论了中心喷嘴同向旋流和反向旋流对甲烷/空气多喷嘴预混燃烧的影响,模拟结果与实验结果吻合较好.数值模拟结果表明,多喷嘴预混火焰悬浮于喷嘴上方0.3,d处,多喷嘴气流相互掺混形... 针对五喷嘴模型燃烧室采用层流小火焰模型进行数值模拟,讨论了中心喷嘴同向旋流和反向旋流对甲烷/空气多喷嘴预混燃烧的影响,模拟结果与实验结果吻合较好.数值模拟结果表明,多喷嘴预混火焰悬浮于喷嘴上方0.3,d处,多喷嘴气流相互掺混形成了高度湍流的掺混区,在掺混区内发生强烈的燃烧化学反应.中心喷嘴同向旋流布置时,主回流区顺时针扭曲,流动最后发展为与单喷嘴类似的旋流流场结构;对于中心喷嘴反向布置,气流整体旋流偏转较小,掺混后喷嘴气流仍然保持着各自的旋流流动结构.此外,中心喷嘴的同向/反向布置对多喷嘴预混燃烧反应进程的影响不大. 展开更多

关键词 预混火焰 多喷嘴燃烧 旋流方向 反应进程变量 小火焰模型

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带有氮气稀释的合成气火焰的实验研究 被引量：2

9

作者 郭培卿 臧述升 +1 位作者 葛冰 田寅申 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期142-146,共5页

以合成气旋流扩散燃烧为研究对象,利用平面激光诱导荧光技术研究了在氮气稀释作用下,CH4、H2、CO及合成气火焰的燃烧特性.实验发现,CH4、H2燃烧时,氮气的掺混仅改变火焰形状,不影响其燃烧的稳定性,CO燃烧稳定性最差,导致合成气火焰易受... 以合成气旋流扩散燃烧为研究对象,利用平面激光诱导荧光技术研究了在氮气稀释作用下,CH4、H2、CO及合成气火焰的燃烧特性.实验发现,CH4、H2燃烧时,氮气的掺混仅改变火焰形状,不影响其燃烧的稳定性,CO燃烧稳定性最差,导致合成气火焰易受氮气稀释作用的影响,但由于H2的存在,实验工况范围内的氮气稀释量下,合成气火焰仍能够在燃料喷嘴附近区域较为稳定地燃烧,而CH4则呈现出升举火焰的特征. 展开更多

关键词 氮气稀释 合成气 平面激光诱导荧光

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合成气加湿稀释燃烧特性的实验研究 被引量：1

10

作者 田寅申 臧述升 葛冰 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期55-61,共7页

通过平面激光诱导荧光测量技术对空气加湿和燃料掺氮稀释共同作用下的合成气燃烧特性与火焰结构进行了实验研究。实验结果显示,在干空气工况中,N_2稀释降低了燃烧反应区温度,显著抑制了NO_x的排放,同时,将CO排放保持在低水平。随着加湿... 通过平面激光诱导荧光测量技术对空气加湿和燃料掺氮稀释共同作用下的合成气燃烧特性与火焰结构进行了实验研究。实验结果显示,在干空气工况中,N_2稀释降低了燃烧反应区温度,显著抑制了NO_x的排放,同时,将CO排放保持在低水平。随着加湿量的上升,NO_x排放降低,但在加湿环境中继续进行N_2稀释对进一步减少NO_x排放的效果有限。在高加湿量工况下,虽然NO_x排放降低到5×10^(-4)%左右,但CO排放显著上升。通过平面激光诱导荧光测量发现,在此工况下,火焰温度降低,反应区域严重缩小,燃烧不完全导致了CO排放的上升。 展开更多

关键词 稀释燃烧 合成气燃烧 NOX排放 OH—PLIF(拍摄区域)

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燃气轮机合成气双旋流非预混燃烧室的设计及实验测试 被引量：1

11

作者 葛冰 田寅申 +2 位作者 柳伟杰 袁用文 臧述升 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2317-2321,共5页

本文针对上海交通大学25 kW燃气轮机性能试验台的合成气燃烧室开展了设计研究,完成了燃烧室样机的加工与实验测试。研究过程中,首先对合成气燃烧室开展了结构设计;采用双旋流结构的燃烧器进行合成气燃烧火焰组织;采用了燃烧室头部贫燃方... 本文针对上海交通大学25 kW燃气轮机性能试验台的合成气燃烧室开展了设计研究,完成了燃烧室样机的加工与实验测试。研究过程中,首先对合成气燃烧室开展了结构设计;采用双旋流结构的燃烧器进行合成气燃烧火焰组织;采用了燃烧室头部贫燃方式(低当量比)设计以保证燃烧室低排放特性;利用双层壁冷却方式进行火焰筒壁面冷却。在燃烧室结构设计的基础上,利用数值方法系统分析了合成气双旋流非预混燃烧室工作特性,完成了合成气非预混母型燃烧室的设计优化。根据优化方案,完成了燃烧室样机的加工、安装,并进行了实验性能测试。实验结果表明实验工况该燃烧室燃烧稳定,NO_x排放小于25 mg/m^3@15%O_2。 展开更多

关键词 合成气燃烧 双旋流燃烧器 燃烧室设计 燃烧室数值模拟

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N_2稀释对双旋流合成气非预混燃烧特性的影响 被引量：1

12

作者 葛冰 臧述升 +1 位作者 郭培卿 田寅申 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1623-1626,共4页

利用平面激光诱导荧光(PLIF)、高温细丝热电偶及红外气体分析仪对不同N_2稀释量下的双旋流合成气非燃烧流场进行了实验研究。实验结果表明,随着N_2稀释量的增加:双旋流合成气火焰的基本结构发生变化,火焰会出现典型的推举火焰特征;火焰... 利用平面激光诱导荧光(PLIF)、高温细丝热电偶及红外气体分析仪对不同N_2稀释量下的双旋流合成气非燃烧流场进行了实验研究。实验结果表明,随着N_2稀释量的增加:双旋流合成气火焰的基本结构发生变化,火焰会出现典型的推举火焰特征;火焰锋面被拉伸,主要反应区域轴向长度和径向宽度增大,喷嘴出口附近火焰锋面由M型分布逐渐转变为W型分布,轴线上未反应区域不断扩大;火焰张角与穿透深度增大,火焰推举高度减小;燃烧排气温度略有减小,NO排放明显降低。 展开更多

关键词 双旋流燃烧 合成气燃烧 稀释燃烧 PLIFV测量

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燃气轮机干式低排放燃烧器燃烧特性的相同步PLIF方法研究 被引量：1

13

作者 史挺 金明 +5 位作者 葛冰 臧述升 田寅申 何磊 陈明敏 张津 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期599-604,共6页

利用平面激光诱导荧光(PLIF)测试技术与高频压力脉动传感器相结合,采用相同步PLIF测试方法,实现了热声耦合振荡燃烧条件下不同相位的压力和火焰结构同步测量,获取了燃气轮机干式低排放中心分级燃烧器的燃烧火焰与压力的振荡特性.试验结... 利用平面激光诱导荧光(PLIF)测试技术与高频压力脉动传感器相结合,采用相同步PLIF测试方法,实现了热声耦合振荡燃烧条件下不同相位的压力和火焰结构同步测量,获取了燃气轮机干式低排放中心分级燃烧器的燃烧火焰与压力的振荡特性.试验结果表明,随着当量比的增大,压力脉动的幅值从0.0007MPa上升到0.0037MPa,但当量比大于0.65后,振幅不再随当量比的增加而增加.相同步PLIF结果显示,在压力峰值时,OH基分布集中在燃烧室中轴线,火焰向中心收缩;而压力谷值时,OH基分布集中在燃烧室壁面,火焰向壁面扩张.最后,利用压力脉动和相同步OH-PLIF数据,给出了燃烧器中心分级火焰的瑞利因子分布,发现热声振荡的主要产生位置为燃烧室的中心区和壁面区. 展开更多

关键词 中心分级 燃烧振荡 平面激光诱导荧光 相同步测量 瑞利因子

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双旋流燃油燃烧火焰结构可视化试验研究

14

作者 袁用文 葛冰 +1 位作者 田寅申 臧述升 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期715-719,821-822,共5页

采用PLIF(平面激光诱导荧光技术)对不同燃气、空气当量比下双旋流燃油火焰的结构进行了可视化试验研究。随着燃气、空气当量比的增大,双旋流燃油燃烧的主要反应区向燃烧器下游移动,火焰面积增大,火焰锋面内、外测张角均单调减小,并且在... 采用PLIF(平面激光诱导荧光技术)对不同燃气、空气当量比下双旋流燃油火焰的结构进行了可视化试验研究。随着燃气、空气当量比的增大,双旋流燃油燃烧的主要反应区向燃烧器下游移动,火焰面积增大,火焰锋面内、外测张角均单调减小,并且在距旋流器出口Z/D=0.183(Z为轴向距离,D为外旋流器的直径)处火焰的厚度逐渐增大;燃气、空气当量比为0.27时,双旋流燃油火焰出现局部熄火再燃现象;燃气、空气当量比大于0.62时,从燃烧器尾部观察发现火焰充满整个燃烧器截面,火焰周向封闭。 展开更多

关键词 双旋流燃烧器 燃油火焰可视化 OH-PLIF

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实验研究不同燃烧工况对燃烧自激振荡及音频特征的影响

15

作者 田寅申 葛冰 +1 位作者 臧述升 张自来 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期52-58,共7页

以甲烷为燃料,在具有GE燃机6B喷嘴的1/3模拟燃烧室中,研究了燃烧室空气流量和当量比的变化对燃烧自激振荡压力波动的影响以及燃烧发出的音频信号的特征。实验结果显示:在3组不同入口空气流量工况下,随着当量比的增加,燃烧室经历了稳定... 以甲烷为燃料,在具有GE燃机6B喷嘴的1/3模拟燃烧室中,研究了燃烧室空气流量和当量比的变化对燃烧自激振荡压力波动的影响以及燃烧发出的音频信号的特征。实验结果显示:在3组不同入口空气流量工况下,随着当量比的增加,燃烧室经历了稳定—自激振荡—稳定的燃烧过程,且3组过程所历时的变化趋势保持一致;在不同的流量下,当量比为0.61工况时产生了最强烈的自激振荡,同时振荡的压力波动幅值和频率随燃烧室入口空气流量的增加而增大;通过FFT(快速傅里叶变换)计算发现,在有明显自激振荡的工况中,动态压力与音频信号的幅值均大幅超过稳定燃烧工况,同时音频信号的一个特征频率与动态压力信号的特征频率重合。 展开更多

关键词 自激振荡 燃烧不稳定性 燃烧室动态压力 音频特征

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