NH3/H2掺混MILD燃烧及NOx排放特性的数值模拟
刘祥涛1
王国昌2
司济沧3
李鹏飞4
米建春1
1.北京大学工学院,北京 1008712.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,太原 0300243.大连海事大学轮机工程学院,大连 1160264.华中科技大学能源与动力工程学院,武汉 430074
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,有望实现氨/氢混合燃料的清洁高效燃烧,但目前研究非常有限.采用数值模拟方法对预混NH3/H2射流火焰的MILD燃烧和排放特性进行研究.改变了射流中的氢气比例(X(H2)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可显著增强NH3火焰的稳定性,降低自着火温度并消除火焰抬升.此外,X(H2)F的增加能提高燃烧温度,加快H、O和OH自由基的产生,并使燃烧模式由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是最主要来源,NO2可忽略不计.整体上,N2O和NO的排放随X(H2)F的增加先升高再降低.当X(H2)F较低时,N2O的浓度峰值与排放量和NO相当.提高X(H2)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浓度及射流对伴流中氧气的卷吸共同影响NO排放.
关键词：氨/氢混合燃料MILD燃烧当量比燃烧特性NOx排放
分类号：TK16(热能、热力工程)
资助基金：国家自然科学基金(52206145)国家自然科学基金(52076095)
论文发表日期：2024-08-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 107-116 )
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