预热温度对高温空气/甲烷扩散火焰中NO生成的影响

NO生成机理的基础研究对利用高温空气燃烧技术非常重要.本文以对向流扩散火焰为对象,利用基于详细基元反应动力学模型的燃烧数值解析方法研究了预热温度对高温空气(630～1 800 K)/甲烷扩散火焰中氮氧化物生成的影响.结果表明,随着预热温度的逐渐升高,NO的生成机理发生显著变化,扩散火焰中的NO生成主要由快速型机理控制变...     

燃料稀释对富氧空气_甲烷扩散火焰中氮氧化物生成的影响

本研究的目的是揭示富氧燃烧过程中的氮氧化物生成机理,针对富氧火焰特性探讨NOx抑制机制机理。文中以对向流扩散火焰为对象,利用详细的基元反应动力学模型研究了燃料稀释对富氧空气／甲烷扩散火焰中氮氧化物生成的影响,稀释剂为N2或CO2。结果表明,随着燃料中稀释组分浓度的变化,火焰结构和NO生成的决定机理显著变化;同时发现,随稀释剂CO2浓度增大,NO的排放指数EINO(Emission Index of NO)单调减少,随稀释刺N2稀释时EINO存在最大值。     

热辐射对富氧扩散燃烧火焰结构和氮氧化物生成的影响

揭示了富氧燃烧过程中的火焰结构和氮氧化物生成机理,针对富氧火焰特性探讨NOx的抑制机理。本文以对向流扩散火焰为对象,利用基于详细的基元反应动力学模型的燃烧数值解析方法研究了热辐射对富氧空气(氧浓度为60％)／甲烷扩散火焰中火焰结构和氮氧化物生成的影响。结果表明,在速度梯度较大时,辐射对燃烧特性的影响可以忽视,当速度梯度K减小到约20s^-1以下,辐射的影响逐渐明显,需要考虑辐射项;同时发现随着速度梯度的减少,总的NO质量生成速率随着速度梯度的下降逐渐增大,在K≈33．3s^-1时达到峰值后又开始下降,直至熄火。     

富氧空气/甲烷扩散燃烧的NO抑制机理的数值研究

为了开发适用于富氧燃烧的NO抑制技术,以对向流扩散火焰这一扩散燃烧的典型形态为对象,利用所建立的基元反应动力学模型研究了燃料稀释（CO2为稀释剂）以及速度梯度的改变对富氧空气/甲烷扩散火焰中NO生成的影响.用CO2稀释燃料甲烷得到的计算结果表明,随着燃料中CO2浓度的增大,火焰结构和NO生成的机理发生了显著变化,NO排放指数EINO（Emission index of NO）单调减少.改变速度梯度发现,随着速度梯度的增加,热力型NO质量生成速率以及EINO快速下降.这些研究表明,用CO2稀释燃料以及增加速度梯度可以减少富氧火焰中NO的生成.     

CO_2稀释对合成气扩散火焰中氮氧化物生成排放特性的影响

为揭示合成气燃烧过程中氮氧化物的生成机理和抑制措施,利用详细化学反应机理动力学模型研究了CO2稀释对合成气对冲扩散火焰中氮氧化物生成的影响,结果表明:随着合成气成分的变化及稀释剂CO2的添加,扩散火焰结构及不同NO生成机理对总NOx排放的贡献发生显著变化;低火焰拉伸率下主要表现为热力型NO,但在高火焰拉伸率下,因CH4存在,使总NO生成高于不含CH4的合成气;随CO2稀释剂的添加,NOx的排放指数EI<,NOx>呈单调下降趋势,并且稀释空气的效果优于稀释燃料的效果.     

高温低氧燃烧条件下氮氧化物的生成特性

高温低氧燃烧原理是高温空气燃烧技术赖以发展的基础，使得高温燃烧条件下的氮氧化物的生成与排放受到大大抑制。为了掌握这种非常规燃烧现象及污染物生成的基本规律，采用扩散燃烧模型、热力NO生成模拟与湍流N－S方程，数值研究了燃烧空间中空气氧浓度对燃烧特性和氮氧化物排放浓度的影响，再现了高温与低氧两种条件相结合，形成的稳定的低氮氧化物排放的燃烧特性。计算结果与实验数据吻合，为发展高温空气燃烧技术提供了理论基础。     

CO2稀释对甲烷-高温空气扩散燃烧及NO生成特性影响的化学动力学分析

基于GRI-Mech 3.0详细化学反应机理,利用OPPDIF Code研究了CO2稀释比、预热温度及拉伸率对甲烷-高温空气层流对冲扩散火焰温度、热释放率、组分摩尔分数及NO生成特性的影响.研究结果表明,CO2稀释助燃空气能有效降低火焰中H、O及OH等基团摩尔分数,抑制燃烧过程链传播及链引发反应,从而减缓CH4氧化速率.随着助燃空气中CO2稀释比的增加,火焰最高温度逐渐降低,主氧化区及第二氧化区放热峰值变小,燃烧反应高温区变窄,NO生成指数E显著降低.当稀释比大于20%时,热力型NO随助燃空气温度升高规律并不明显.随着CO2稀释比的增加,快速型NO对NO生成量影响逐渐增强,成为高CO2稀释比下甲烷-高温空气扩散燃烧NO生成的主要路径.     

燃烧参数影响高温空气燃烧特性的数值分析

高温空气燃烧技术具有高效节能和低NOx排放等多重优越性，是一种新型燃烧技术。为了深入研究高温空气燃烧机理和低氮氧化物排放特性，将湍流N—S方程与扩散燃烧模型和热力型NO生成模型相结合，研究了低氧浓度条件下，燃烧参数，如燃气供应量，过量空气系数，进口空气预热温度以及进口空气氧含量对燃烧的影响，为发展高温空气燃烧技术提供了理论依据。     

N2和CO2稀释对氢气-空气湍流扩散燃烧及NO生成特性的影响

采用18组分47步H2-N2-CO2反应机理模型、可实现k-ε模型及涡流耗散概念(EDC)模型研究了N2和CO2稀释作用对氢气-空气同轴射流湍流扩散燃烧过程的影响.结果 表明:2种稀释剂均能有效降低氢气燃烧温度,降低NO质量分数,且NO峰值质量分数随着火焰峰值温度的升高而上升;与稀释剂N2相比,CO2对降低氢气燃烧温度和NO质量分数的效果较好;2种稀释剂对火焰峰值温度及NO峰值质量分数的影响是非线性的,随着稀释率的增大,稀释剂降低火焰峰值温度的效果明显增强,而抑制NO生成的效果逐渐减弱;当稀释剂为N2、稀释率为0.5或稀释剂为CO2、稀释率为0.3时,能使火焰峰值温度处于中等水平情况下NO峰值质量分数依然较低,有利于实现氢气的高效低污染燃烧.     

ODPP/OESC旋流火焰的试验与模拟研究

利用三维旋流燃烧系统,对稀氧部分预混/富氧补燃(ODPP/OESC)火焰结构和污染物生成特性进行了试验研究,降低稀氧体积分数、提高富氧体积分数,动力火焰呈现轴向拉伸趋势,而扩散火焰长度则逐渐缩短;同时,动力燃烧区和扩散燃烧区温度逐渐降低,NO_x排放量显著下降,CO排放量则有所提高。相同工况下数值模拟结果显示,ODPP/OESC改变了动力燃烧区的NO_x生成机理,是NO_x排放量降低的根本原因。ODPP/OESC基于燃料/氧化剂空间体积分数分布的物理过程控制,有效均衡了动力燃烧区与扩散燃烧区的反应速率,可实现CO与NO_x排放的平衡控制。     

CO2和N2稀释对CO混合燃料扩散火焰NO生成排放特性的影响

以CO为主燃料的混合燃料为研究对象,以层流对冲扩散火焰为基础,应用CHENKlN软件的OPPDIF模型,采用包含53种组分、325个基元反应的甲烷燃烧详细反应机理(GRI-Mech 3.0),研究以CO为主燃料混合燃料燃烧特性和NO抑制措施.结果表明:CO2和N2无论是稀释空气侧还是燃料侧都可以显著降低NO的生成,稀释...     

Effect of free stream turbulence on NOx and soot formation in turbulent diffusion CH4-air flames

A two-dimensional axisymmetric RANS numerical model was solved to investigate the effect of increasing the turbulence intensity of the air stream on the NOx and soot formation in turbulent methane diffusion flames. The turbulence–combustion interaction in the flame field was modelled in a k − ε/EDM framework, while the NO and soot concentrations were predicted through implementing the extended Zildovich mechanism and two transport equations model, respectively. The predicted spatial temperature gradients showed acceptable agreement with published experimental measurements. It was found that the increase of free stream turbulence intensity of the air supply results in a significant reduction in the NO formation of the flame. Such phenomenon is discussed by depicting the spatial distribution of the NO concentration in the flame. An observable reduction of the soot formation was also found to be associated with the increase of inlet turbulence intensity of air stream.     

通用甲烷层流预混火焰半详细化学动力学机理

提出了一套用于描述甲烷－空气层流预混火焰的含有N化学和C2化学反应的半详细化学动力学机理，由79个基元反应和32种物质组成，根据需要可进一步简化。计算和实验结果对比表明，该机理能合理描述火焰结构和传播速度，其中N化学对火焰传播速度没有影响，C2化学在富油时会提高传播速度。对N化学反应的计算分析表明，在不同当量比条件下，NOx可由不同含N物质所组成，调整CH＋N2^-=HCN N的速率常数可改变NOx的生成浓度。