生物质气化气层流MILD燃烧火焰特性及排放研究

摘要

生物质气化气（BGG）因其来源广泛、可再生及全生命周期碳中性等特性，被认为是天然气的重要潜在替代能源．本文以生物质水蒸气气化燃气（BGG-S）为研究对象，构建了热同流引导的层流MILD燃烧实验系统，调节热同流的氧气浓度和温度，结合OH-PLIF（平面激光诱导荧光）技术，研究火焰形态、温度分布、自由基浓度以及污染物生成特性，以解决BGG-S复杂组分导致的点火困难、燃烧不稳定、NO_x和CO排放控制难等问题．结果表明，在层流MILD燃烧条件下，热同流能够显著提高BGG-S的燃烧稳定性和燃烧效率，通过预热和稀释作用优化燃烧条件，使火焰结构更加均匀，火焰长度与宽度均显著增加，出现“无焰燃烧”现象，达到理想化MILD燃烧状态．热同流O₂体积分数为2%～8%的层流MILD燃烧条件下，NO_x排放为83.0×10^-6～115.3×10^-6，减排率为66.7%～78.7%;CO排放低于100×10^-6，减排率为79.3%～85.7%．热同流通过降低局部峰值温度及增强燃料的还原作用，显著抑制了NO_x生成．此外，火焰推举与OH自由基分布验证了局部自点火的存在，局部自点火现象使火焰不再局限于火焰锋面，而是扩展至更大范围，呈现分布式燃烧状态，反应区宽度的增加和停留时间的延长进一步降低了CO排放．研究表明，热同流条件下的BGG-S层流MILD燃烧具有良好的稳定性和超低污染排放特性，为清洁燃烧技术的发展提供了参考．

关键词

MILD燃烧 / 生物质气化气 / 火焰特性 / 污染物排放 / OH-PLIF