甲烷擴散火焰的富氧燃燒特性及總包反應(yīng)機理研究

【摘要】：富氧燃燒作為今后鍋爐燃燒的主要發(fā)展技術(shù)，其燃燒特性與空氣燃燒存在很大的差異。深入研究了解富氧燃燒特性及其差異性，對指導(dǎo)實踐富氧燃燒技術(shù)是極其有意義的。同時由于富氧環(huán)境的巨大改變，模擬時采用的化學(xué)反應(yīng)總包機理已然不適應(yīng)了，研究并改進適合于富氧工況下的總包機理勢在必行。 總所周知，富氧燃燒和空氣燃燒存在差異性的主要原因是CO2和N2的差異，本文將深入了解CO2物化特性，研究不同特性所產(chǎn)生的具體影響。在富氧燃燒中，CO2的熱力特性、化學(xué)特性、傳輸特性都使火焰溫度降低，化學(xué)特性使得CO濃度明顯增加，而輻射特性影響微弱。由于CO2特性的影響，O2、H2O濃度變化所帶來的變化也是不同的。研究不同O2、H2O濃度的空氣燃燒和富氧燃燒的火焰區(qū)域、火焰溫度、CO濃度變化。無論是空氣燃燒還是富氧燃燒，O2的增加會使溫度增加，CO濃度增加，火焰區(qū)域縮小。高氧濃度時，其他因素對火焰區(qū)域的影響效果減弱。H2O濃度的影響沒有O2濃度影響強烈。H2O濃度的增加使火焰區(qū)域縮小，低O2時比較明顯。在空氣燃燒中使火焰溫度降低，而中高O2濃度時富氧燃燒中溫度降低。這是由于富氧燃燒中CO2參與影響的結(jié)果。同時H2O濃度增長使CO濃度降低，富氧燃燒中O2濃度越高差距越大。 優(yōu)選適合于甲烷富氧燃燒總包機理時，以JL、WD及各改進總包機理為研究對象，由于總包機理對環(huán)境變化的敏感性，對富氧干濕循環(huán)工況進行考慮。利用半預(yù)混擴散火焰模型，模擬鍋爐干濕循環(huán)煙氣與甲烷、氧氣混合燃燒。對不同總包機理預(yù)測效果進行對比，進一步研究總包機理在富氧干濕氛圍中的熱釋放、化學(xué)反應(yīng)速率等情況，對總包機理熱力學(xué)參數(shù)進行修正，得到適合于富氧干濕燃燒的總包機理，能很好地預(yù)測溫度、組份。高氧環(huán)境下燃燒快速進行，與干濕循環(huán)燃燒存在明顯的差異。利用IFRF純氧實驗數(shù)據(jù)，對純氧燃燒中各總包機理的模擬結(jié)果進行分析比較。比較溫度、組份分布，優(yōu)選出適合于甲烷純氧燃燒的總包機理。 【關(guān)鍵詞】：甲烷富氧燃燒 擴散火焰 組份特性影響 總包反應(yīng)機理
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TK16
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 富氧燃燒發(fā)展及研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 化學(xué)反應(yīng)機理發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-16
• 1.4 本文主要工作及內(nèi)容安排16-18
• 2 甲烷擴散火焰的富氧燃燒特性18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 研究模型18-21
• 2.3 CO2的物化特性研究21-25
• 2.4 O2、H2O 濃度對富氧燃燒影響25-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 3 甲烷富氧燃燒總包機理優(yōu)化33-50
• 3.1 引言33
• 3.2 研究模型33-36
• 3.3 總包機理歸納36-38
• 3.4 總包機理對比38-42
• 3.5 總包機理改進42-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 4 甲烷純氧燃燒總包機理優(yōu)選50-59
• 4.1 引言50
• 4.2 研究模型50-54
• 4.3 結(jié)果與分析54-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 5 全文總結(jié)及展望59-61
• 5.1 全文總結(jié)59-60
• 5.2 后續(xù)工作展望和構(gòu)想60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻62-68
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果68

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