面向氢冶金和水泥煅烧的H₂-O₂富燃预混燃烧特性

摘要

为实现冶金和水泥行业的减排增效，利用H₂-O₂富燃预混燃烧产生的高温还原气对金属矿石和碳酸钙进行低碳高效还原，H₂-O₂富燃预混燃烧是其中的核心技术之一，可为相关燃烧器的开发提供理论支持．本文通过数值模拟研究带钝体的燃烧器内H₂-O₂富燃预混燃烧特性．结果表明，H₂-O₂富燃预混火焰在不同雷诺数下的可燃范围较宽，雷诺数为300、400和500时，稳定运行当量比范围分别为1.75、2.05和2.10．火焰在回火或吹熄之前保持稳定对称形态，且呈现C形．流场的逆向流动将H₂带到了紧贴钝体的回流区附近，随后与高温燃烧产物混合流出燃烧器．而O₂在火焰锋面上游边界附近被完全消耗．随着雷诺数增大，烟气中H₂含量略有下降；而当量比增大时，H₂含量接近线性增大．通过调节流量和当量比，可在较大范围内精确调控还原气体中的H₂百分比．本文结果为利用绿氢在高效还原石灰石或金属矿物的同时实现超低CO₂排放提供了新方案.

关键词

H₂-O₂预混火焰 / 钝体 / 富燃 / 可燃极限 / 还原性气氛