多孔介质燃烧技术具有燃烧速率高和燃烧强度大等特点。相对于传统自由空间燃烧,多孔介质燃烧技术还存在“超焓”燃烧现象,这往往会导致固体多孔介质熔融损坏,而目前关于该技术的研究却很少关注如何保护多孔介质,延长其使用寿命。本文通过试验和数值模拟相结合的方法,对水冷式多孔介质燃烧器进行了初步探究。搭建水冷式多孔介质燃烧器试验平台,试验用气为甲烷和空气并在当量比为0.9的条件下组织预混燃烧。控制燃烧强度为266.7kW/m2、400.0kW/m2、533.3kW/m2、666.7kW/m2和800.0kW/m2;控制冷却水流量为100L/h、200L/h和300L/h。试验表明:在燃烧强度一定的条件下,随着冷却水流量的增加,水侧吸热量有所增大,烟气温度降低,污染物CO排放量升高,NO排放量降低;在冷却水流量一定的条件下,随着燃烧强度的增大,水侧吸热量明显增大,烟气温度升高,污染物CO排放量减少,NO排放量升高。试验中还发现,在燃烧强度为266.7kW/m2和800.0kW/m2条件下燃烧器启动时间较长,在燃烧强度为400.0kW/m2、533.3kW/m2和666.7kW/m2条件下启动时间则较短。在试验工况下,随着燃烧强度的增大,燃烧器散热比例有所增加。利用FLUENT软件建立三维水冷式多孔介质燃烧器模型,模拟结果表明:在燃烧强度为266.7kW/m2和400.0kW/m2条件下,燃烧室两侧温度低于燃烧室中间温度,燃烧强度增大到800.0kW/m2时,燃烧室温度趋于一致。在常压条件下,防回火水冷室给水温度由20℃升高到90℃,对燃烧器燃烧特性基本无影响。在燃气流量相同的条件下,进气小管管径为6mm时,管内气流速度较高,燃烧室中形成的火焰体积较小,管内热浸深度较小;进气小管管径为14mm时,管内气流速度较低,燃烧室中火焰形状较为扁平,管内热浸深度较大;进气小管管径为10mm时,管内气流速度、燃烧室中火焰形状和管内热浸深度更符合燃烧器设计要求。