甲烷的贫燃预混燃烧及其污染物排放机理

关键词：贫燃预混燃烧，NOX生成机理，高压工况，热辐射，热损失

本案例主要介绍在高压条件下,甲烷的贫燃预混燃烧火焰和NOX生成机理。考察在高压条件下热辐射对于温度和NO生成的影响。由于其结构的简单，预混火焰燃烧已经得到了大量的研究。在模拟计算时，为了减少温度不稳定性对反应的影响，往往会通过实验来获得一个固定的温度分布描述文件。当实验无法获得一个可靠地温度分布时,我们就不得不忽略热损失或者估计一个热损失来求解能量方程。辐射模型具有一阶精度，不需要通过测量来计算辐射热损失。本案例采用热辐射传递模型来计算烟气在火焰及其火焰后方区域辐射到环境中的热量损失。本案例假设能够辐射的组分只有 CO2，H20，CO和CH4。各个组分的发射率采用温度多项式的形式表示，写在热力学文件中。在NOX反应机理中也包含这一部分。

主要操作步骤如下，首先建立反应器模型，如图一所示。搭建模型后对选择的机理进行预处理，预处理过程中会排除掉反应机理中的相关格式错误。

图1 反应器模型搭建

图2 机理预处理

反应器界面设置如图3所示，为了研究高压过程，因此将初始压力设置为符合高压的初始条件。

图3 反应器设置

按照实验条件设置入口边界条件，同时按照化学计量比设置混合燃料的工况，计算结束后通过chemkin自带的后处理程序进行作图，结果如图4所示，计算结果包括了温度、氮氧化物生成情况

（a） 温度变化

（b） NO生成曲线

（c） NOX生成曲线

  通过研究含氮氧化物的机理，对碳氢燃料的燃烧研究更有实际意义，对碳氢燃料的应用具有深远影响。