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柔和燃烧通过提高反应物预热温度、降低氧浓度，可以实现较低的火焰温度，降低NOx排放，是新一代燃气轮机燃烧室低NOx排放的实现方式之一。针对柔和燃烧燃气轮机燃烧室应用，建立了柔和燃烧实验台，以深入了解柔和燃烧的发生条件，为拓宽柔和燃烧工作范围、设计低NOx燃机燃烧室提供依据。
燃料由高压气瓶提供，经减压阀减压后分为两路，分别通过流量计通入第一段燃烧室和掺混段；空气经由压缩机压缩并经减压阀后同样分为两路通过流量计调节通入第一段燃烧室和掺混段。空气和燃料流量由流量计测得结果经压力表修正而得。
柔和燃烧实验段结构如图所示，由燃烧器喷嘴、第一段（烟气发生段）、掺混段、第二段（柔和燃烧段）组成。第一段通过调节切向和轴向空气进气量，燃烧器喷嘴可以建立稳定的旋流扩散火焰在第一段进行燃烧。掺混段可行的掺混方式有两种，一是新鲜的燃料和空气以同轴射流的方式喷射进入烟气，该方式依靠两股流体的卷吸作用进行混合，掺混效果较差；另一种是采用横流中射流的方式将燃料空气喷射进入烟气当中进行掺混，该方法最大化横流方向和射流方向两股流体的相对动量，对于有限空间内两股流体的混合非常有效。掺混段为渐缩结构，上下分别与第二段和第一段法兰连接，缩口直径为
40mm
，燃料和空气掺混孔各有两个，在缩口处对称布置，空气掺混孔孔径为
6mm
，燃料掺混孔可替换为孔径
2mm
和
4mm
两种，燃料和空气以横流中射流的形式喷射进入横流的烟气进行掺混；混合物在第二段发生柔和燃烧，可以通过石英玻璃窗观察和拍摄火焰形态，需要测量柔和燃烧烟气产物时，可以将缩口段置于第二段之上，通过缩口段侧面的测量孔进行烟气取样和分析。
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实验装置