水蒸气添加对氨/甲烷火焰中NO生成特性的影响研究

摘要

本文以水蒸气掺混对氨/甲烷层流预混火焰中NO生成的影响为研究目标，对比了不同掺氨比、当量比下掺水对NO生成特性的影响规律，并进行了NO生成敏感性以及路径分析，以明晰相关作用机制．研究结果表明：纯甲烷和甲烷掺氨火焰（后简称为含氨火焰）中NO峰值浓度随着掺水比例的增大逐渐下降，且NO下降速率随着掺水比例的增大而提高；低当量比时，纯甲烷火焰中NO随掺水比的相对下降幅度远高于含氨火焰（高出2～4倍），表明掺水策略对纯甲烷火焰NO控制的有效性远高于含氨火焰．高当量比时纯甲烷火焰掺水后NO下降幅度略高于含氨火焰（高20%～110%）．水掺混对氨和甲烷火焰中NO影响的主要贡献是热稀释效应，而化学效应影响占比较小．值得注意的是，纯甲烷与含氨火焰的NO生成机制显著不同，纯甲烷火焰中掺水主要通过降低火焰温度抑制热力型NO生成，在含氨火焰中则是通过抑制HNO生成以及促进NO被NH₂还原的方式来使NO降低．本文相关结论可对氨气燃烧NO控制策略的优化选择提供了一定的理论依据．

关键词

氨气/甲烷 / 层流预混火焰 / 掺水 / NO生成特性 / 反应路径分析

基金资助

广东省基础与应用基础研究基金重点资助项目(2023B1515120012); 国家重点研发计划氢能技术专项资助项目(2023YFB4005701)