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預(yù)混燃燒室的NOx與未燃碳?xì)浠衔锱欧判阅苎芯?/h2>

閱讀：2703      發(fā)布時(shí)間：2016-6-29

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隨著工業(yè)化程度的提高,，燃?xì)廨啓C(jī)排放越來越多的污染物,，對(duì)地球的危害越來越大。氣態(tài)的UHC（未燃碳?xì)浠衔铮┡cNOx 等破壞大氣環(huán)境,，給人體和生物生長帶來嚴(yán)重危害,。UHC主要是低工況下，燃燒不*產(chǎn)生的污染物,。NOx 主要產(chǎn)生于燃燒主燃區(qū)高溫（或局部富氧）火焰區(qū)及下游,。可以看出要想減少NOx 排放必須要降低主燃區(qū)火焰的溫度,，但是此時(shí)就會(huì)減小燃燒室燃燒強(qiáng)度而導(dǎo)致UHC的排放增加,。所以如何平衡燃燒強(qiáng)度與NOx排放之間的矛盾就成了目前的關(guān)注焦點(diǎn)。通過控制預(yù)混氣中燃料的濃度能夠有效的控制火焰溫度,，有利于調(diào)節(jié)燃燒器的熱負(fù)荷,，抑制NOx 的生成。前人對(duì)燃料-空氣預(yù)混來降低NOx進(jìn)行過很多的研究,。分析出了燃料的化學(xué)性質(zhì)對(duì)CO與NOx排放的影響很小,，但是燃料的物理性質(zhì)例如霧化質(zhì)量與蒸發(fā)速率對(duì)CO與NOx排放有影響。燃燒當(dāng)量比φ大于0.7～0.8而小于1.1時(shí),，NOx生成量減小,，φ小于0.7～0.8時(shí)，NOx生產(chǎn)量增加,。在1～30bar的壓力范圍下,，壓力越大，NOx排放越多,。本文研究了一系列過量空氣系數(shù)（0.6-1.3）下,，NOx 與UHC的排放規(guī)律。 
　　1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及方法 
　　實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由燃?xì)庀到y(tǒng),、預(yù)混系統(tǒng),、測量系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)組成，流程圖見圖1,。實(shí)驗(yàn)儀器有測量丙烷和空氣的智能氣體流量計(jì),、測量火焰溫度的溫度變送器和測量煙氣成分的SV-5Q氣體分析儀。  
　　燃燒室由圓柱形預(yù)混段,、矩形燃燒室,、尾氣收集段三部分組成。丙烷與空氣同時(shí)通入預(yù)混段,，預(yù)混段中空氣經(jīng)旋流器噴出后與丙烷混合均勻進(jìn)入燃燒室,。在預(yù)混段出口處置有一分度為S的熱電偶，量程為0～1800℃,。信號(hào)由動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集卡采集,、存儲(chǔ),、輸出。尾氣管進(jìn)口置有尾氣分析儀的采樣探針,，后接軟管進(jìn)入SV-5Q分析儀中分析污染物濃度,。實(shí)驗(yàn)過量空氣系數(shù)a選擇為0.6、0.7,、0.8、0.9,、1,、1.1,、1.2和1.3八個(gè)值。進(jìn)口丙烷與空氣均為常溫,，壓力常壓。 
　　2 過量空氣系數(shù)對(duì)NOx與UHC排放的影響因素分析 
　　2.1 過量空氣系數(shù)對(duì)NOx排放的影響 
　　過量空氣系數(shù)為0.6～1.3范圍中,，NOx排放量的變化曲線如圖2所示,?？梢钥闯觯琣=0.6時(shí),，NOx濃度較高,，原因是燃料濃度過大,，生成快速型NOx[2]；在a=0.6～0.9范圍中,，隨著燃料濃度的降低,，快速型NOx產(chǎn)生量降低,，由于空氣較少燃燒不充分,，燃燒溫度較低,，熱力型NOx[2]生成量也較少；a在0.9～1.1的范圍中NOx迅速增加,，因?yàn)榇藭r(shí)燃料與空氣接近化學(xué)當(dāng)量比,，燃燒的火焰溫度高,，導(dǎo)致熱力型NOx產(chǎn)生,；當(dāng)a>1.1時(shí),，空氣的稀釋作用導(dǎo)致燃燒溫度下降，NOx濃度隨著a的增加迅速降低,。  
　　2.2 過量空氣系數(shù)對(duì)UHC排放的影響 
　　圖3是過量空氣系數(shù)為0.6-1.3的范圍中UHC變化曲線?？梢钥闯鲈诖朔秶须S著過量空氣系數(shù)不斷增加，UHC排放量呈下降趨勢,。因?yàn)閍=0.6時(shí),，丙烷濃度過大燃燒不*,，由UHC生成機(jī)理可知未燃碳?xì)浠衔锂a(chǎn)生于O2濃度過小時(shí)，所以此時(shí)UHC濃度很高,。當(dāng)a>1.1時(shí),，濃度下降趨于平緩,。因?yàn)殡S著空氣進(jìn)氣量的增加，碳?xì)浠衔锶紵_始*,。  
　　3 結(jié)論 
　　本文通過在一套預(yù)混燃燒裝置上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究了過量空氣系數(shù)對(duì)NOx與UHC排放規(guī)律的影響,。主要結(jié)論如下： 
　?。?）在過量空氣系數(shù)為0.6-1.3的范圍內(nèi),，NOx先降低到谷值,，之后迅速增大到峰值,，在a>1.1之后NOx濃度下降。在本實(shí)驗(yàn)的條件下存在優(yōu)值a=0.9,。 
　?。?）UHC在過量空氣系數(shù)為0.6-1.3的范圍內(nèi),，先劇烈下降,，在a>1.1之后變化平緩,。在本實(shí)驗(yàn)下,，對(duì)于未燃碳?xì)浠衔飪?yōu)的a的取值范圍為a>1.1。 
　?。?）綜合圖2和圖3,，在a>1.1時(shí),，NOx濃度開始下降,，此時(shí)UHC濃度變化也比較平緩,。可見在給定進(jìn)氣速度的條件下存在一個(gè)優(yōu)的過量空氣系數(shù)1.1使得NOx和UHC濃度均降到較低,。