针对驻车加热器的烟气再循环试验与模拟

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烟气再循环作为一种低氮燃烧技术,通过将烟气引回燃烧室的方式,降低燃烧室的温度和氧气浓度,来达到减少氮氧化物排放的目的。本文通过研究烟气再循环对微型燃烧室氮氧化物排放的影响规律,为烟气再循环在微型燃烧设备上的应用提供参考,推进氮氧化物的减排工作;并针对一款驻车加热器氮氧化物排放高的问题,探寻烟气再循环在驻车加热器上的应用方案,以期在不对驻车加热器结构进行过多改动的前提下,降低氮氧化物排放,以确保其NOx排放达到国家标准。本文基于驻车加热器燃烧室,设计搭建了烟气再循环验台,通过改变燃烧室的空气量、供油频率、烟气再循环量以及烟气再循环方式,研究了过量空气系数、燃烧室负荷、烟气再循环率等以及烟气再循环方式等因素对燃烧室氮氧化物排放的影响。通过理论分析并结合数值模拟的方式,将烟气再循环在驻车加热器上的应用方式进行对比,挑选出烟气再循环在驻车加热器上应用的最佳方案,通过实验进行验证,并对实验结果进行分析。通过对试验结果进行处理分析,得到了烟气再循环率和过量空气系数对NO排放的影响规律。通过对比不同负荷下烟气中NO排放量的差异,分析了在60%负荷时烟气中NO浓度大于100%负荷的原因。通过分析温度和NO的排放与烟气再循环率和过量空气系数的等值线图,对影响NO排放的因素进行分析,得出了烟气再循环影响NO排放的主要因素是温度,其次是氧气的浓度。通过计算不同过量空气系数下下使用烟气再循环时NO的减排比例,发现烟气再循环对NO的减排比例几乎不受过量空气系数的影响。在空气量不变的前提下,要通过烟气外循环的方式让烟气中的氮氧化物降低50%,在60%负荷下大约需要20%的烟气再循环率,在100%负荷下大约需要15%的烟气再循环率。通过对比烟气外循环和烟气内循环NO排放量的试验结果可知,在烟气再循环率相同时,烟气外循环具有更好的氮氧化物减排效果,烟气再循环率越高,两者的差异越大。根据试验台试验结果,对烟气外循环和烟气内循环在驻车加热器上的应用进行分析,结合数值模拟,认为烟气外循环在驻车加热器上的应用更具有可行性。在驻车加热器整机上进行的烟气外循环试验结果显示,在使用15%左右的烟气再循环率时,驻车加热器的NO排放能够降低45%,达到了35ppm(@15%O2)以下,但CO的排放量略有升高,达到了国家标准。此外,通过使用烟气外循环时的方式,驻车加热器的热效率得到了一些提高,有利于减少燃油的消耗。
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