富油-焠熄-貧油(RQL)燃燒室性能和排放的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、富油/焠熄/貧油（RQL）燃燒技術(shù)是具有發(fā)展?jié)摿Φ牡臀廴救紵夹g(shù)。該燃燒技術(shù)將燃燒室分為富油區(qū)，焠熄區(qū)和貧油區(qū)，采用焠熄技術(shù)快速實(shí)現(xiàn)從富油燃燒到貧油燃燒的轉(zhuǎn)換，使整個(gè)燃燒室工作在 NOx生成量較少的環(huán)境中，從而降低NOx的排放。RQL燃燒技術(shù)具有良好燃燒穩(wěn)定性和較低的污染物排放，被先進(jìn)民航發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室廣泛采用。此外它對(duì)燃料的成分變化具有很強(qiáng)適應(yīng)性，可燃用中低熱值燃料，因此在地面燃機(jī)也開始研究該類燃燒技術(shù)。我國(guó)目前對(duì)RQL燃燒技術(shù)的研究還

2、處于起步階段，該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究更為缺乏。
　　本文首先設(shè)計(jì)了三頭部環(huán)形扇段 RQL模型燃燒室并建立了可視化實(shí)驗(yàn)臺(tái)，基于平面激光誘導(dǎo)熒光（PLIF）法并采用丙酮示蹤焠熄空氣，對(duì)焠熄空氣和頭部主流空氣摻混后的丙酮濃度進(jìn)行了測(cè)量，深入研究了焠熄射流和主流的摻混特征：焠熄射流的穿透深度和焠熄摻混不均勻度。
　　研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)主流無(wú)旋流時(shí)，示蹤粒子丙酮主要分布在焠熄孔出口附近區(qū)域，對(duì)稱性較好，焠熄射流受主流影響作用較小，摻混效果較差。

3、焠熄射流與主流動(dòng)量通量比增大，焠熄射流的穿透深度逐漸變大且沿?zé)n熄區(qū)周向呈對(duì)稱分布，摻混不均勻度迅速減小。主流雷諾數(shù)增大，焠熄射流的穿透深度隨之增大，且沿?zé)n熄區(qū)周向的變化趨勢(shì)不同，摻混不均勻度略有增大。主流有旋流時(shí)，丙酮的濃度沿徑向和周向分布的范圍變廣，在主流的切向流動(dòng)作用下丙酮濃度分布向一側(cè)偏轉(zhuǎn)，焠熄射流受主流的旋流作用影響增強(qiáng)，摻混效果變好。焠熄射流與主流動(dòng)量通量比增大，焠熄射流的穿透深度逐漸變大但沿?zé)n熄區(qū)周向分布不對(duì)稱，摻混不均勻度

4、逐漸減小。主流雷諾數(shù)增大，焠熄射流的穿透深度隨之增大但增幅較小，穿透深度沿?zé)n熄區(qū)周向的變化趨勢(shì)一致，摻混的不均勻度先增大后減小，但變化幅度不大。因此主流有無(wú)旋流對(duì)焠熄摻混特性影響較大。
　　隨后實(shí)驗(yàn)研究了RQL燃燒方式的基本特征以及焠熄空氣量、燃料量、焠熄結(jié)構(gòu)和富油區(qū)入口空氣流速變化對(duì)RQL模型燃燒室內(nèi)火焰形態(tài)，軸向溫度和成分分布，燃燒室出口溫度分布和排放的影響。
　　研究結(jié)果表明RQL模型燃燒室正常工作時(shí)，燃燒室內(nèi)火焰是分

5、段的，頭部富油區(qū)火焰顏色較暗，尾部貧油區(qū)火焰呈現(xiàn)淡藍(lán)色。燃燒室內(nèi)軸向溫度成M型分布，兩個(gè)溫度峰值分別出現(xiàn)在頭部富油區(qū)和尾部貧油區(qū)，溫度谷值則位于焠熄區(qū)。燃燒室軸向CO、UHC和O2濃度會(huì)在焠熄區(qū)內(nèi)發(fā)生突變，NOx主要在富油區(qū)和焠熄區(qū)內(nèi)大量生成，燃燒室出口CO和NOx排放都較低。
　　焠熄空氣量改變，并保持燃料量和頭部空氣量不變且富油區(qū)當(dāng)量比較高，模型燃燒室內(nèi)能維持穩(wěn)定的RQL燃燒方式；隨著焠熄空氣量的增大，燃燒室出口溫度分布趨勢(shì)不

6、變，但平均溫度下降，溫度不均勻系數(shù)增大；燃燒室出口 CO的濃度增加，NOx的排放減少，NOx和CO的濃度都維持較低的水平，滿足低排放的要求。
　　燃料流量增加，并保持空氣流量和分配方式一定，燃燒室出口NOx排放先降低后緩慢增加。CO排放先增加后減少。燃燒室內(nèi)燃料少至富油區(qū)當(dāng)量比接近1時(shí)，RQL燃燒室方式未能形成，NOx排放很高。燃料增加到富油當(dāng)量比高于1.4，燃燒室中實(shí)現(xiàn)RQL燃燒方式，NOx排放明顯降低。RQL燃燒方式相對(duì)與傳統(tǒng)