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本课题对富氧火焰条件下,如何降低NOx的排放进行了研究。现在工业中比较成熟的降低NOx排放的方法中有烟气再循环、多段燃烧、稀薄燃烧等。以上方法主要通过降低火焰温度来达到减少NOx排放的目的,但是在一些生产工艺中,保持火焰高温对产品质量与效率有很大的影响。因此,本课题的研究目的就是在保持富氧燃烧的高温火焰同时,降低NOx的排放。
首先,利用对向流实验台,研究了速度梯度K对NOx生成的影响,并对火焰结构进行了分析。结果表明随着速度梯度K的增加,NOx排放降低。同时,火焰高温温度没有明显的变化。
把此原理应用于射流扩散火焰中,本文分别改变氧化剂轴向速度与增加旋流梯度的方法来分析燃料与氧化剂之间的轴向和切向速度差△U对NOx排放的影响,做了定管径变氧化剂流量、变管径定氧化剂流量、加旋流实验。得到以下结论:1,在第一种改变轴向速度梯度(定管径变氧化剂流量)实验中,发现在保持完全燃烧的前提下随着氧化剂速度减少,NOx的排放减少;2,在第二种改变轴向速度梯度(变管径定氧化剂流量)中,氧化剂速度增加,NOx的排放减少;3,在改变切向速度梯度(旋流实验)中,发现随着旋流数S的增加NOx的排放减少。对产生以上现象的原理进行了分析,发现在改变速度梯度条件下,变管径定氧化剂流量既能保持富氧燃烧得到高温火焰,又能降低NOx的排放。因此在富氧燃烧中,在保持火焰稳定燃烧前提下,应尽量降低氧化剂管径,这样有助于降低NOx的排放。