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致密气闪蒸废气消烟燃烧的燃烧器仿真与试验

收稿日期：2025-07-21 修回日期：2025-08-12 接受日期：2025-08-14

DOI:10.20078/j.eep.20250904

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    摘要：致密气场站生产过程产生的闪蒸废气富含水和非甲烷烃类，燃烧处置中普遍存在“冒黑烟”问题。本研究设计了通过可燃废气射流引射空气形成部分预混燃烧的文丘里结构型燃烧器，通过CFD仿真分析了燃烧器的套筒角度、套筒直径以及废气（燃料）射流旋流叶片等结构... 展开+
    摘要：

    致密气场站生产过程产生的闪蒸废气富含水和非甲烷烃类，燃烧处置中普遍存在“冒黑烟”问题。本研究设计了通过可燃废气射流引射空气形成部分预混燃烧的文丘里结构型燃烧器，通过CFD仿真分析了燃烧器的套筒角度、套筒直径以及废气（燃料）射流旋流叶片等结构参数对燃烧与碳烟生成行为的影响规律，确定了燃烧器结构并制造了样机，开展了现场试验验证。结果显示，增大吸入段套筒角度是比较理想的改进方法，由30°增加到60°能使引射空气量增加64%，减少碳烟生成（降幅73%）；而增大混合段套筒直径会使内部出现低速区域，不仅降低冷却套筒的效果，而且增加的引射空气还会使燃料提前着火，出现1 500 K以上的内部高温区域，不利于燃烧器安全长期运行。燃料喷口设置旋流叶片能够在燃烧器内部形成旋流射流，可以在不显著改变燃烧器外形尺寸的情况下减少碳烟生成并降低火焰尺寸，有利于燃烧器的清洁、长期运行。根据仿真结果设计制造的燃烧器在现场试验中火焰稳定，“冒黑烟”现象消失，验证了新设计的燃烧器具有多点射流引射、旋流稳燃特征、部分预混特征，可有效减少致密气闪蒸废气燃烧中碳烟的生成，实现清洁燃烧处置。

    收起-

    作者：

    • 卢科1
    • 岳添漆2,3
    • 秦丰1
    • 苏明2,3
    • 易畅2,3
    • 何杨1,2
    • 赵靓2,3
    • 武家辉4
    • 徐义书4,*

    作者简介

    第一作者：卢科（1980—），男，四川资中人，工程师，主要研究方向为石油天然气开采安全环保管理。E-mail：luke@petrochina.com.cn
    *通讯作者：徐义书（1989—），男，山东潍坊人，副教授，主要研究方向为能源清洁利用。E-mail：xuyishu@hust.edu.cn

    单位

    • 1.中国石油西南油气田分公司致密油气勘探开发项目部
    • 2.中国石油西南油气田分公司安全环保与技术监督研究院
    • 3.页岩气评价与开采四川省重点实验室
    • 4.华中科技大学 能源与动力工程学院

    关键字

    • 致密气
    • 碳烟
    • 文丘里
    • 部分预混燃烧
    • 燃烧器

    基金项目

    浙江省科技计划资助项目（2023C03156）； 国家自然科学基金资助项目（52476116）

    引用格式

    卢科, 岳添漆, 秦丰, 苏明, 易畅, 何杨, 赵靓, 武家辉, 徐义书. 致密气闪蒸废气消烟燃烧的燃烧器仿真与试验[J/OL]. 能源环境保护: 1-12[2025-09-19]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20250904.

    LU Ke, YUE Tianqi, QIN Feng, SU Ming, YI Chang, HE Yang, ZHAO Liang, WU Jiahui, XU Yishu. Numerical and Experimental Investigation of a Burner for Smokeless Combustion of Flash-Vaporized Off-Gas from Tight Gas[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-12[2025-09-19]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20250904.

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