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.     

H2/CO合成气层流扩散燃烧产物NOx生成机理的数值分析

采用Chemkin软件中的OPPDIF(对冲扩散火焰)模型对H_2/CO合成气燃烧产生的NO_x排放特性进行了数值研究,分析了合成气扩散火焰中H_2体积分数对NO_x形成的影响。使用OPT(光学薄辐射)模型考察了辐射散热对模拟火焰的影响,采用GRI-Mech 3.0详细化学反应机理研究了NO_x的生成机制。数值模拟结果表明:非绝热条件下,随着合成气中H_2体积分数的增加,层流对冲扩散火焰的峰值温度单调增加;在绝热条件下,合成气火焰的峰值温度会随H_2体积分数的增加而略微下降;同时,随着H_2体积分数的增加,合成气燃烧产生的NO含量明显增加,其中热力型NO的生成量随H_2体积分数的增加变化明显,主导着NO生成量的变化趋势。     

乙烯同向流扩散火焰的数值模拟和芳烃生成的动力学分析

发展了一个包含芳烃子机理的乙烯燃烧详细反应动力学模型,利用Laminar SMOKE程序对文献乙烯同向流扩散火焰进行了数值模拟.结果表明,模型能够准确地预测乙烯扩散火焰中燃料的分解和芳烃的生成过程.生成速率分析显示,燃料的消耗主要是通过H提取反应生成乙烯基,以及单分子解离反应生成H2CC和氢气.火焰中芳烃的生成起始于由乙烯复合反应生成的炔丙基,炔丙基通过一系列反应生成苯和苯基,苯基的后续系列氢提取碳加成(HACA)路径则是萘这一最重要的双环芳烃的主要来源.     

固定磁场对油池扩散火焰烟尘特性和火焰形状影响的研究

通过理论分析和实验研究,得到了固定磁场作用下火焰的烟尘和形状特性随磁感应强度变化的关系。对于油池扩散火焰,当其在固定磁场的作用下,火焰中的烟尘份额会随磁感应强度的增加而减小,火焰的温度会有所升高,火焰的形状也会随磁感应强度的变化而发生不同程度的改变,这不仅与磁场的强度有关,而且与火焰本身的燃烧特性也有一定的关系。     

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。     

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...     

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.     

H_2/N_2同轴喷射湍流火焰的数值研究

利用Ansys Fluent模拟了H2/N2的同轴喷射湍流燃烧情况,采用雷诺时均法(Reynolds-Averaged Navier-Stokes,RANS)处理燃料与氧化剂的湍流流动,涡扩散概念(Eddy Dissipation Concept,EDC)模型用来耦合湍流与化学反应。得到了燃烧室内部的温度(T)、混合分数(f)、H2、O2以及H2O的质量分数(F),并与实验结果进行了对比。结果表明,T沿轴向方向逐渐增大,f沿轴向逐渐降低。在火焰区域沿径向,T和F(H2O)先增大后降低,F(H2)逐渐降低,F(O2)逐渐升高,最后均稳定于伴随流的入口值。虽有一定偏差,但模拟结果较好地预测了实验结果的趋势。综合考虑两种RANS模型与实验结果的吻合情况,推荐RSM湍流模型结合EDC模型来研究类似的喷射燃烧情况。     

CO_2稀释对乙烯_空气扩散火焰烟尘形成和温度场的影响

应用漫射光二维视线衰减技术(diffuse 2D-LOSA)检测二氧化碳稀释的乙烯-空气层流扩散火焰中烟尘体积浓度及其温度分布规律.研究发现:当以适量的CO2稀释燃料后,大大抑制了火焰中烟尘的产生,而时温度场影响很小.在火焰中间高度附近存在一个最大烟尘浓度值,所对应的位置随CO2浓度的增加而升高.在火焰底部和顶部,几乎...     

定向调控生物质CO_(2)/H_(2)O气化制取H_(2)/CO合成气的热力学分析北大核心CSCD

文章对以CO_(2)/H_(2)O为气化剂的生物质气化,生产H_(2)/CO为3∶1的合成气的反应过程进行了热力学分析。研究发现,提高气化温度可以增大H_(2)和CO的总产率,且超过700℃基本没有CH_(4)和C的生成;通过控制气化剂CO_(2)/H_(2)O的通入比例,可以实现H_(2)/CO合成气的定向调控;CO_(2)通入量的增大可以提高CO产率,降低H_(2)/CO为3∶1的合成气的气化温度(临界温度)和所对应的(H_(2)+CO)总产量;H_(2)O通入量的增加可以增大H_(2)产率,提高临界温度和所对应的(H_(2)+CO)总产量。文章拟合出临界温度和所对应的(H_(2)+CO)总产量与CO_(2)和H_(2)O通入量的关系式,为工业生产H_(2)/CO为3∶1的合成气以及后续甲烷化提供理论支持。     

过量空气系数对W型火焰锅炉燃烧影响的数值模拟研究

过量空气系数是影响W型火焰锅炉燃烧的重要因素.利用数值模拟技术对某电厂300MW"W"型火焰锅炉炉内燃烧进行了4个工况的计算.通过分析各个工况下炉内流场、温度场、NO排放量以及炉膛出口处飞灰含碳量,得出过量空气系数增大时,炉内流场变化不大,炉内温度水平降低,火焰中心上移,NO排放量增大,飞灰含碳量减少.     

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...     

柴油温度对燃烧火焰温度和碳烟生成的影响

通过定容燃烧弹,采用双色法研究不同柴油温度对冷起动过程中燃烧火焰温度和碳烟生成特性的影响,获取缸内燃烧火焰温度分布和表征碳烟分布的KL因子.结果表明:在喷油后3.5 ～ 6.0 ms的燃烧稳定时期,柴油温度为40℃的火焰中大于2 200 K的区域约占60％,柴油温度为20℃的火焰中大于2 200 K的区域约占55％,柴...     

空气旋流数对甲烷燃烧NOx生成影响数值模拟研究

为研究甲烷-空气非预混燃烧下空气旋流数对流动特性、温度分布及其对污染物NOx生成的影响,利用CFD软件,采用标准的k-ε湍流模型、P-1辐射模型和涡流耗散模型进行数值模拟。结果表明：空气旋流数从0提高到0.8的过程中,形成的中心内回流区会强化燃料和空气混合,中心火焰向燃烧室两侧逐渐扩散,火焰长度变短,且高温区移动到燃烧室的前端,局部高温的产生得到了抑制,燃烧室内的温度场更加均匀,进而导致NOx生成量的下降。同时研究燃烧器几何尺寸对气体停留时间及NOx排放浓度的影响,发现缩小空气入口孔隙半径r和燃空径向隔板间距L会导致气流速度增大,促进反应更快地弥散到整个空间,能够进一步抑制NOx的产生。     

反应速率对层流扩散火焰特性的影响

为探究燃烧过程中火焰结构和烟黑特性的变化规律,对层流乙烯/空气扩散火焰进行了数值模拟,分析了不同成核过程和表面生长过程中,反应速率常数的指前因子及活化能对层流乙烯/空气扩散火焰温度和烟黑体积分数的影响。结果表明：成核反应速率常数中,指前因子增大,火焰温度降低,烟黑体积分数增大,当指前因子提高50%时,在轴向高度3 cm位置对应的火焰温度峰值减小0.70%,烟黑体积分数的峰值增大37.98%;活化能增加,火焰温度增大,烟黑体积分数减小,当活化能提高50%时,在轴向高度3 cm位置对应的火焰温度峰值增大3.41%,烟黑体积分数的峰值减小78.92%;表面生长反应速率常数中,指前因子增大,火焰温度逐渐减小,烟黑体积分数逐渐增大,当指前因子提高50%时,在轴向高度3 cm位置对应的火焰温度峰值减小2.03%,烟黑体积分数的峰值增大1.65倍;活化能增加,使火焰温度升高,烟黑体积分数减小,当活化能提高50%,在轴向高度3 cm位置对应的火焰温度峰值增大9.61%,当活化能提高12.5%,烟黑体积分数的峰值减小46.68%。     

多孔NiMoO_(4)/NiCo_(2)S_(4)复合材料的制备及其电化学性能北大核心CSCD

超级电容器因其功率密度高、充放电迅速、循环寿命长等优点被认为是一种极具发展前景的新型储能装置,其中电极材料的研究是超级电容器发展的关键,材料的微观结构很大程度上决定了材料的电化学性能。本工作采用水热法及热处理制备了NiMoO_(4)/NiCo_(2)S_(4)复合材料,并应用于超级电容器电极。对纳米复合材料的组成及微观结构通过X-射线衍射(XRD)、能量色散X-射线能谱仪(EDS)、X-射线光电子射线能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸脱附法进行表征,结果表明复合材料具有多孔三维网状结构,其独特的结构减少了NiMoO_(4)的团聚,增加了材料比表面积,展现出更加优异的电化学性能:在1 A/g的电流密度下,比电容为847.2 F/g(高于NiMoO_(4)电极的576.1 F/g和NiCo_(2)S_(4)电极的734.3 F/g),即使在10 A/g的电流密度下仍保留466.7 F/g的比电容。当NiMoO_(4)/NiCo_(2)S_(4)复合材料作为正极、活性炭作为负极构成非对称超级电容器时,在1 A/g的电流密度下循环2000圈后,仍保留76%的比电容,具有良好的循环稳定性。本研究对NiMoO_(4)作为超级电容器电极材料的发展提供参考,为高比电容、高循环稳定性电极材料的研发提供实验依据。     

水蒸气对火焰特性和碳烟生成影响的数值模拟

在协流空气中添加不同的虚拟组分,基于完全解耦法数值模拟研究常压条件下乙醇/空气同轴层流扩散火焰中水蒸气对火焰特性和碳烟生成的影响。研究结果显示:加入水蒸气后,火焰的最高温度和最大碳烟体积分数均降低;水蒸气通过稀释效应、化学效应、热力学效应和辐射效应影响火焰特性和碳烟生成,其中化学效应和稀释效应占主导地位;水蒸气的化学效应会改变O、H、H_2和OH等组分的摩尔分数,OH浓度的增加促进了碳烟的氧化。水蒸气的化学效应也会影响苯(A_1)、苾(A_4)、炔丙基(C_3H_3)和乙炔(C_2H_2)等碳烟生成中间产物的摩尔分数,降低碳烟核心的成核速率和表面增长速率。     

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.