摻混H2對(duì)CH4-空氣對(duì)沖擴(kuò)散火焰溫度和NOx生成影響的數(shù)值研究

呂志超，洪 洋，趙國江

（1.臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院，浙江 臺(tái)州 318020；2.浙江邦得利環(huán)保科技股份有限公司，浙江 臨海 317000）

0 引言

氫氣具有無污染、能量密度高、可存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)、應(yīng)用方式廣泛等優(yōu)點(diǎn)，被看作是最具應(yīng)用前景的能源之一[1]。但氫氣的全周期能量轉(zhuǎn)換效率較低，運(yùn)輸成本高[2]。將氫氣通入現(xiàn)有天然氣管道，組成H2與CH4的混合氣是一種低成本、高效率 的 氫 能 利 用 方 式[3]，[4]。

雖然天然氣的燃燒產(chǎn)物大部分為H2O和CO2，H2的燃燒產(chǎn)物為H2O，對(duì)環(huán)境幾乎不造成污染。但是其混合氣在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有較大污染的NOx，通過改變某些燃燒條件可以控制NOx的生成，如改變氣體混合比例、燃燒溫度和壓力、火焰拉伸率等。張高強(qiáng)[5]通過數(shù)值模擬研究了CH4-空氣在不同CO2摻混率下的燃燒特性，發(fā)現(xiàn)提高CO2摻混率可有效抑制NOx的生成[5]。袁也[6]研究了H2/CO合成氣中H2體積分?jǐn)?shù)對(duì)NOx生成的影響，研究結(jié)果表明，隨著H2體積分?jǐn)?shù)的增加，NO的生成量隨之增加，NO2的生成量呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢(shì)。沈文鋒[7]模擬研究了摻混NH3（燃料氮）的CH4對(duì)沖擴(kuò)散燃燒過程中壓力對(duì)NO生成的影響，發(fā)現(xiàn)壓力的升高抑制了HNO和H2NO的離解，使得燃燒型NO的生成受到了抑制。游濱川[8]對(duì)重整燃料在燃燒室中的燃燒特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，研究結(jié)果表明，相對(duì)于純甲烷燃料，水蒸氣的存在會(huì)降低重整燃料高溫區(qū)的溫度，從而降低NOx的生成量。張亞肖[9]采用FR-ED燃燒模型對(duì)天然氣貧預(yù)混燃燒室中NO的生成特性進(jìn)行了模擬研究，結(jié)果表明，蒸汽加濕可以顯著降低熱力型NO的生成速率，同時(shí)降低CO的峰值濃度。……