尹 航, 钟仕立, 戴 韧, 陈永辰

(上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093)

在我国的一次能源结构中,煤炭的主体地位在今后相当长一段时间内不会改变.煤炭直接燃烧带来了严重的环境污染,煤炭联产系统和整体煤气化联合循环系统(IGCC)是实现煤炭洁净燃烧的有效解决方案,而合成气的清洁和高效燃烧是其中的重要环节.

合成气生产方法有固体燃料气化、轻质烃类转化和重油部分氧化等,合成气的主要可燃成分是CO和H2,与天然气相比,其热值较低.CO的燃烧反应速率较低、低负荷时燃烧不稳定、绝热燃烧火焰温度高及NOx排放量较大.合成气燃烧过程既要保证CO充分燃烧和较大负荷范围,同时也要尽量缩短烟气在高温区的停留时间,以抑制NOx的生成.

张永生等[1]采用平面激光诱导荧光(PLIF)研究了合成气旋流扩散火焰特性,发现燃料的旋流强度对燃烧稳定性和温度场的影响比空气旋流强度的影响大.赵晓燕等[2]采用数值方法研究了不同热值燃料的燃气轮机燃烧室内的燃烧性能,结果表明:随着燃料热值的降低,燃料射流流速增大,燃烧稳定性降低.为了提高燃烧稳定性,需要增大燃料喷嘴口径和增加旋流数.崔玉峰等[3]和徐纲等[4]按照等速度原则对燃气轮机燃烧室进行了改造,增大了燃料喷嘴口径,并增加了旋流数,在基本不改变火焰筒结构条件下,燃料的燃烧性能达到了设计要求.

旋流是控制燃烧稳定性与强度的有效手段之一……