NH3/H2掺混MILD燃烧及NOx排放特性的数值模拟研究

洁净煤技术
网络首发时间：2024-06-19 09:23:06

作者

刘祥涛王国昌司济沧李鹏飞米建春
单位

北京大学工学院太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室大连海事大学轮机工程学院华中科技大学能源与动力工程学院
摘要

化石能源的利用推动了人类社会的进步，但也造成了全球气候变化，威胁人类的生存与发展。在此背景下，氨和氢作为零碳燃料引起了人们的重视，但其燃烧利用面临诸多问题。MILD燃烧是一种新型燃烧方式，可有望实现氨/氢混合燃料的清洁高效燃烧，但目前对这方面的研究非常有限。本文采用数值模拟的方法对预混NH3/H2射流火焰的MILD燃烧和排放特性进行了研究。改变了射流中的氢气比例(XH2，F)和当量比(ΦJ)，并详细分析了温升、反应域、抬升高度、自由基浓度以及氮氧化物(NOx)排放等。结果表明，添加少量H2就能显著增强NH3火焰的稳定性，降低自着火温度并消除火焰抬升。此外，XH2，F的增加能够提高燃烧温度，加快H、O和OH自由基的产生，并使燃烧模式从MILD燃烧转变为高温燃烧。富燃料且氢气比例较低时，NH3在燃烧前大量分解为H2，导致燃烧温度较高。关于NOx排放，N2O和NO是最主要的来源，NO2可忽略不计。整体上，N2O和NO的排放随XH2，F的增加先升高再降低。当XH2，F较低时，N2O的浓度峰值与排放量和NO的相当。提高XH2，F，温度升高，导致N2O转化为NO和N2，因此NO变为主要的NOx排放源。此外，富燃工况中，燃烧温度、OH浓度以及射流对伴流中氧气的卷吸共同影响了NO的排放。
关键词

氨/氢混合燃料 MILD燃烧当量比燃烧特性 NOx排放
文章目录

0 引言
1 计算方法
1.1 工况设置
1.2 计算模型
2实验验证
3结果和讨论
3.1 燃烧特性
3.2 排放特性
4 结论