不同空气稀释剂对合成气扩散火焰NO_x生成特性的影响

针对合成气燃烧中NOx的生成机理,以结构简单的对冲火焰作为研究对象,利用化学反应动力学模型研究了不同稀释剂对火焰特性、自由基浓度及NOx生成的影响.结果表明:3种稀释剂降低NO排放效果的顺序为:CO2＞H2O＞N2,少量的CO2或H2O稀释空气时能有效地降低NOx排放;稀释剂量的增加对合成气中是否存在CH4时的影响趋势基本一致;合成气中CH4的存在降低了火焰温度和热力型NO生成,促进了快速型NO的生成;火焰拉伸率的提高使火焰温度和NO的生成降低.说明采用CO2和H2O稀释空气能有效抑制NOx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.     

CO2稀释及合成气构成对预混燃烧特性的影响

用CO2代替N2作氧化剂的稀释气体不但可以减少NOx的排放,还能有效回收利用CO2.CO2具有与N2不同的物理、化学性质,通过对合成气与不同CO2稀释程度氧化剂的预混燃烧计算发现,CO2体积分数的增加会降低火焰温度进而降低燃烧速度,增加化学反应滞留时间.通过对贫燃拉伸火焰的研究发现,在CO2稀释氧化剂环境下,合成气中H...     

生物柴油同分异构替代燃料丁酸甲酯和丙酸乙酯预混燃烧对比研究

在CO2/O2/Ar气氛下对生物柴油两种同分异构替代燃料丁酸甲酯和丙酸乙酯的预混燃烧（当量比为0.8）进行了对比研究,重点分析了生物柴油替代燃料的同分异构化对燃烧主要产物、稳定中间产物以及自由基的影响,同时揭示CO2对两种同分异构替代燃料燃烧的化学作用,给出了潜在典型污染物的生成趋势和规律。结果表明,CO2的加入对两种燃料中重要的烟黑前驱物C2H2和C3H3具有抑制作用。CO2的稀释和热作用对C2H2生成的抑制作用在丙酸乙酯火焰中更加显著,而对C3H3的抑制作用在丁酸甲酯火焰中更加明显,并且CO2的化学作用可进一步加强对两种火焰中C2H2和C3H3生成的抑制。同时,CO2的存在可有效降低两种燃料非常规污染物醛酮类产物的浓度,其中CH2O和CH3CHO的浓度在丙酸乙酯火焰中的减小更为显著。两种火焰中抑制CH2O生成的主要作用是CO2的稀释和热作用,而CO2的化学作用则是抑制CH3CHO生成的主导作用。由产物消耗速率分析得知,对丁酸甲酯消耗影响最大的化学反应是脱氢反应MB+H=H2+MB2J,而对丙酸乙酯消耗影响最大的则是分解反应EP=C2H5COOH+C2H4。     

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.     

H_2O和N_2对CO预混燃气熄火特性的影响

针对以CO为主要可燃成分的低热值燃气,设计加工了平口烧嘴装置。在该装置上进行了CO与CH4预混熄火特性的对比实验;考察了H2O,N2对CO预混火焰熄火特性的影响。结果表明:与CH4相比,CO点火困难,稳定燃烧范围更窄;随着N2添加比的增大,熄火当量比逐渐增大;添加适当比例的H2O能够提高预混火焰的稳定性。采用CHEMKIN软件对在实验气体中添加不同比例H2O的层流火焰速度和敏感性系数进行了模拟计算,对比实验熄火特性曲线和层流火焰速度变化曲线,发现两者变化趋势相近,并且均在H2O的添加比例为3%~15%时出现极值点。     

稀释燃烧的火焰稳定性

采用实验研究的方法探讨了反应物预热温度与稀释率两个因素对稀释燃烧火焰稳定性的影响.实验以氮气稀释的甲烷-空气对冲扩散火焰为研究对象,确定了不同反应物预热温度与氧化剂稀释率(氧气体积分数)时火焰的熄火极限,结果表明,增大反应物预热温度拓宽了火焰稳定燃烧区域,而增加氧化剂稀释率(降低氧气体积分数)会降低稀释火焰的稳定性,二者对火焰稳定性的影响作用相反.为了进一步分析反应物预热温度与稀释率对火焰稳定性的影响程度,引入了估算的Damkohler数,分析表明,在实验研究范围内,反应物预热温度对火焰稳定性的影响比稀释率的影响显著,是火焰稳定性的主要影响因素.     

稀释剂对合成气燃烧污染物排放的影响

在自建的气体燃烧实验台上进行了合成气的扩散燃烧实验,研究了H_2/CO体积比对火焰形貌和污染物排放的影响,分析了在3种稀释剂(CO_2、N_2、Ar)作用下合成气火焰中NO和CO排放指数的变化规律及原因。结果表明:当H_2/CO体积比为10∶0(纯H_2)和9∶1时,火焰呈淡黄色,当H_2/CO体积比为8∶2时,开始出现蓝色火焰;随着合成气中CO体积分数的增大,火焰由淡蓝色逐渐变为亮蓝色,火焰清晰度逐步提高;随着H_2/CO体积比的增大,NO的排放指数提高,而CO的排放指数逐渐降低;3种稀释剂均可降低NO的排放指数,其中CO_2的效果最好,N_2和Ar的效果相差不大;稀释剂会提高CO的排放指数,且随着稀释比的增大,CO排放量急剧增大;随着H_2/CO体积比的增大,稀释剂对NO和CO排放指数的影响有所减弱。     

二甲醚/空气/稀释气层流燃烧特性研究

利用定容燃烧弹试验和数值模拟的方法分析了稀释气种类及掺混量对二甲醚-空气预混合气层流燃烧速度、绝热火焰温度和火焰结构的影响。结果显示:随稀释系数的增大,混合气的层流燃烧速度,绝热火焰温度逐渐减小;在相同的稀释系数条件下,稀释气对二甲醚层流燃烧特性的影响程度按照由氩气(Ar)、氮气(N2)、二氧化碳(CO2)的顺序依次增强;层流燃烧速度随绝热火焰温度的增大而增大,Ar和N2稀释时层流燃烧速度和绝热火焰温度的关系曲线基本重合,CO2稀释时曲线处在较低的位置;Ar和N2在二甲醚燃烧过程中主要通过稀释作用和吸热作用产生影响,而CO2除这两个作用之外,还会参加化学反应,从而进一步影响绝热火焰温度和火焰传播速度。     

氮气稀释气对天然气燃烧特性的影响

为获得氮气稀释气对天然气燃烧特性的影响规律,在定容燃烧反应器中对不同当量比与初始压力下天然气的火焰传播特性、燃烧稳定性及燃烧特性进行了试验测试,并分析了氮气稀释度对天然气火焰传播特性、燃烧稳定性及燃烧特性的影响规律。研究结果表明:随着初始压力与氮气稀释度的升高,火焰前锋面将出现细小裂纹,火核逐渐向定容燃烧反应器上部漂移,火焰稳定性变差;随着初始压力的提高,马克斯坦长度明显变短,火焰稳定性变差,无拉伸火焰传播速度与层流燃烧速度明显降低,但最大燃烧压力显著升高。随着当量比的提高,层流燃烧速度与最大燃烧压力出现先增加后降低的趋势,两者的最大值出现在当量比为1.0时。马克斯坦长度随氮气稀释度的增加逐渐变短,表明火焰逐渐趋于不稳定;同时,无拉伸火焰传播速度、层流燃烧速度与最大燃烧压力随氮气稀释度的增加显著降低。