鲁朋朋,潘 登,朱 彤,齐国利,王中伟

(1.同济大学 机械与能源工程学院，上海 201804;2.中国特种设备检测研究院，北京 100029)

近年来国家及各地政府相继出台政策要求工业锅炉必须实现超低氮排放，2015年北京市颁布的锅炉大气污染物排放标准规定[1]：2017年3月31日前的新建锅炉氮氧化物浓度排放限值为80 mg/m3，2017年4月1日后的新建锅炉氮氧化物浓度排放限值为30 mg/m3；2018年上海市颁布地方标准[2]，要求2020年10月1日后，燃气锅炉NOx排放浓度在50 mg/m3(标准)以下。目前燃气锅炉采用的低氮技术主要包括烟气再循环、贫燃预混燃烧、燃料分级和空气分级等[3-7]，但在这些低氮燃烧技术的应用过程中经常出现燃烧不稳定现象[8-9]，表现为炉膛空间大振幅的低频压力脉动(<50 Hz)[10-11]，不仅燃烧噪音大，而且锅炉振动可能导致结构损坏，严重影响锅炉运行安全。因此，燃气锅炉领域的热声振荡研究对于低氮燃烧技术的应用和锅炉安全运行具有重要意义。

热声振荡是燃烧的周期性热释放与燃烧室的本征声学模态耦合而产生的不稳定燃烧现象[12]，涉及声学、流体力学、化学反应动力学、传热和传质学等众多学科，而且涉及的流动和化学反应的空间与时间尺度跨度大。国内近几年关于燃烧热声不稳定的研究逐渐增多，张昊等人[13]对天然气预混燃烧过程中热声耦合振荡现象进行了实验研究，分析不同当量比、热负荷和进出口边界条件下的燃烧动态过程，结果显示振荡频率分布在500 Hz附近并随着当量比的减小有所增加。孙培锋等人[14]采用ANSYS分析了燃用航空煤油的贫预混预蒸发模型燃烧室的前4阶轴向声学模态频率，发现实验中所激励出的振荡燃烧主频144 Hz和第二阶轴向声学模态频率吻合的很好。……