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...     

高压共轨直喷式柴油机混合气浓度场对快速NO生成影响的研究

利用商用CFD软件FIRE,建立轻型车用高压共轨直喷式柴油机燃烧系统的仿真计算模型。在通过试验验证仿真模型和计算方法的基础上,仿真计算分析了燃烧室内混合气浓度场的动态分布特性对快速NO和碳烟生成规律的影响。研究结果表明:直喷式柴油机燃烧过程中快速NO的生成与混合气浓度场的分布特性密切相关,在混合气较稀薄区NO的生成速率对温度的依赖性较强;而在混合气较浓区NO的生成速率对该区温度的依赖性较小,只与浓度场分布特性有关,说明在温度低于1 800K的较浓混合气区域也会生成快速NO。通过虚拟采样计算结果绘制出快速NO生成的Φ-T图,有利于完善直喷式发动机NO的生成机理。     

旋流煤粉燃烧NO生成的AUSM湍流反应模型

针对煤粉燃烧NO生成提出一种湍流反应统一二阶矩代数(AUSM)模型．用纯双流体模型，包括κ—ε—κp两相湍流模型、EBU—Arrhenius燃烧模型、六热流辐射模型、NO生成湍流反应的AUSM模型和原有二阶矩代数模型，对旋流煤粉燃烧器内相流动、煤粉燃烧和NO生成进行了数值模拟．两相流动的模拟结果和PDPA实验结果符合较好。热态模拟结果和文献中的实验结果的对照指出，AUSM模型的模拟结果比ASM模型的模拟结果更合理．ASM模型由于采用温度指数函数的级数展开近似，舍去了并非小量级的高阶项，低估了NO生成率．这和文献中用ASM模型模拟甲烷—空气燃烧低估了NO生成率的趋势是一致的。     

氧质量分数对高温空气下火焰氮氧化物生成影响

揭示高温空气燃烧过程中的火焰结构和氮氧化物生成机理.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氧质量分数对高温空气(温度为1 300 K)/甲烷扩散火焰火焰结构和氮氧化物生成的影响.结果表明,随着氧质量分数的逐渐减小,火焰结构和NO的生成机理发生显著变化,扩散火焰的NO生成主要由热力...     

混合延迟对湍流燃烧过程NO生成路径的影响

通过部分搅拌反应器(PaSR)模型数值模拟的方法,以甲烷/空气预混火焰为对象,在燃汽轮机燃烧室及热风炉等设备的典型工况下,研究了湍流-化学反应相互作用中的混合延迟效应对燃烧过程NO生成的影响规律,发现Fenimore型NO生成路径受混合延迟效应影响最剧烈,而NNH型路径对该效应不敏感．同时本文针对燃用掺氢甲烷设备的污染排放问题,对其NO生成特性展开讨论,结果发现在相同停留时间和初始温度下,氢气的加入会提高燃烧温度,热力型NO增加,同时热力型NO路径对混合延迟效应的敏感性增强,Fenimore型NO生成对延迟效应的敏感性减弱．同时,氢气的加入能够拓展可燃极限,使火焰在更低的温度下维持燃烧．在临近熄灭时,氢气的加入显著地增强了热力型NO对混合延迟的敏感性．     

无焰燃烧NO_x生成的数值分析和实验研究

无焰燃烧具有降低氮氧化物(NO_x)排放的优点.采用耦合骨架化学反应机理的涡耗散概念(EDC)模型,对某常温进气无焰燃烧锅炉的NO_x生成过程进行了三维数值模拟,并进行了实验验证.分析表明,该模型模拟结果与实验测试结果符合较好;无焰燃烧可以实现超低NOx排放,其摩尔分数低于20×10~(-6);NO_x主要在射流下游周围一个较宽广的空间生成;由于反应区加宽,燃烧室最高温度低于1 700 K,热力型NO相对于有焰燃烧锐减;快速型NO极低;N_2O转化型NO成为主要的NO_x生成途径.     

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.     

无烟煤恒温燃烧过程中NO和SO_2瞬态释放特性研究

在高温一维卧式炉上,研究了阳泉无烟煤在富氧情况下恒温燃烧的NO、SO2等的瞬态释放特性.主要在1 000℃、1 300℃、1 500℃3个温度等级下瞬态燃烧,在线测量了不同温度等级下的NO、SO2等释放特性以及计算了生成的NO中的氮和煤粉中的氮的比率.研究发现随着温度的升高,NO释放提前,NO释放过程缩短,NO释放峰值升高.随着温度的升高,生成的NO中的氮占煤粉中的氮的比率却下降.这主要由于温度高引起的更多的挥发分氮的迅速集中释放和局部高温低氧氛围更有利于NO的还原.即使是1 500℃,有热力型NO生成的情况下,NO生成量还是小于温度较低时的情况.SO2的生成过程滞后于NO,且生成量随温度上升而增加.     

CO2和H2O气氛下甲烷MILD富氧燃烧NO和CO生成机理

利用 Chemkin 软件中对冲火焰模型对 CO₂和 H₂O 气氛下甲烷 MILD 富氧燃烧进行详细数值模拟,对比了两种气氛下 NO 和 CO 的排放规律和生成机理．结果表明,MILD-CO₂燃烧模式下 CO 排放浓度约为 MILD-H₂O 燃烧模式下的 3 倍．敏感性分析发现 CO₂的分解会增加 CO 排放浓度,而 MILD-H₂O 燃烧模式下 H₂O 分解生成的 OH 基团促进了 CO 的氧化,降低了 CO 的排放浓度．同时,MILD-CO₂燃烧模式下 NO 排放浓度约为MILD-H₂O 燃烧时的 4 倍,且 MILD-H₂O 燃烧模式下 NO 生成对氧化剂进口温度的变化不敏感．通过分离 NO 生成路径发现,两种气氛下 N₂O 中间体路径主导了 NO 的生成,NO 再燃可以消耗 20%以上生成的 NO,其余路径相对不重要．结果表明 MILD-H...     

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.