中國科學院工程熱物理研究所能源動力研究中心團隊提出采用多股高速射流的流場組織方式，卷吸局部高溫煙氣回流并與之快速摻混以穩(wěn)焰并實現(xiàn)柔和燃燒，提高燃料噴射區(qū)域湍流強度促進燃空快速混合，并結(jié)合中心值班火焰來拓展?jié)窨諝馊紵业姆€(wěn)定工況范圍。研究發(fā)現(xiàn)，相同絕熱火焰溫度下，含濕量的增加一方面會抑制熱力型、N2O型和NNH型NO的生成，但同時由于相同出口溫度下當量比的增加，CH基也會增加，使快速型NO相應增大，兩者的相互競爭決定了含濕量對總NOx生成的影響。
該研究探索了濕空氣柔和燃燒模型燃燒室的污染物排放和火焰特征。研究顯示，熱負荷36-63 kW下，在含濕量0-0.2 kg/kg范圍內(nèi)，絕熱火焰溫度為1670-1840 K左右內(nèi)能夠保持穩(wěn)定燃燒，同時NOx排放始終低于3 ppm。在空氣含濕量Ω=0.2 kg/kg的條件下，燃燒室OH*化學光分布較分散，反應區(qū)內(nèi)熱釋放率的空間波動幅度明顯減弱，同時局部峰值熱釋放率明顯減弱，展示出柔和燃燒的特征。
此外，針對高含濕量下燃燒穩(wěn)定范圍變窄的問題，研究人員探索了新的增穩(wěn)方式。通過改變?nèi)剂戏峙浔葋韺崿F(xiàn)預混、擴散和混合三種模式，擴散和混合模式下燃料噴嘴出口能形成局部高溫區(qū)，能夠為周圍的預混噴嘴提供穩(wěn)定的著火點。實驗結(jié)果表明，柔和燃燒擴散模式和混合模式相比于預混模式具有更寬的貧燃邊界。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Thermal Science上。研究工作得到國家科技重大專項和中科院對外合作項目的資助。
圖1.不同濕空氣溫度下各類NO生成變化
圖2.NOx排放隨絕熱火焰溫度的變化趨勢
圖3.不同出口溫度、含濕量條件下的平均OH*熒光圖像
（來源：中國科學院工程熱物理研究所）
