甲烷大比例掺氨无焰燃烧模式下NO生成与转化特性分析

摘要

为了探究无焰燃烧且大比例掺氨工况下的NO生成与转化路径，使用PSR模型进行数值模拟研究，对掺氨比(φ（NH₃）=50%)的甲烷掺氨燃料在常规燃烧、无焰燃烧工况下的NO生成与转化路径进行了分析。研究表明，在无焰燃烧模式下甲烷掺氨燃烧的NO生成量减少，在当量比为1.0时，较常规燃烧工况摩尔分数峰值下降了40%。具体来说，甲烷掺氨无焰燃烧时热力型NO生成与转化速率减小，N₂→N→NO路径被抑制，相关基元反应N+OH=NO+H和N+NO=N₂+O生成速率下降。燃料型NO占主导地位，NH₃→NH₂→NH→HNO→NO成为主要反应路径。无焰燃烧还对基元反应OH+H₂=H+H₂O和O+H₂=H+OH有抑制作用，导致H、OH自由基生成量减少，进而降低NO的生成速率。研究结果为后续甲烷掺氨无焰燃烧技术的发展与应用提供了基础的理论支撑。

关键词

数值模拟 / 甲烷掺氨 / 无焰燃烧 / 燃料型NO / 生成与转化路径

基金资助

深地国家科技重大专项(2024ZD1003503,2025ZD1010208); “地大学者”人才经费(2022131)