O2/H2O条件下合成气扩散燃烧CO排放特性的数值研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzhdq
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
煤基合成气-氧-水蒸气燃烧方式的近零排放系统(OCCSS)是同时实现高发电效率和CO2的近零排放的有效方法之一。OCCSS系统中煤基合成气的燃烧具有高温、高压、高水蒸气浓度与高氧浓度(“四高”)的特点。为了在O2/H2O气氛下实现合成气的稳定燃烧及快速燃尽,本文利用k分布的统计窄带辐射模型(SNBCK)和光学薄模型(OPT)对一维绝热对冲火焰模型进行改进,并对改进后的辐射模型进行了验证,验证结果表明,这两个辐射模型的计算结果与文献中结果基本吻合,这证明修正好后的OPPDIF代码准确地模拟对冲扩散火焰的燃烧特性。选取适合高水蒸气条件下的反应机理对合成气扩散燃烧进行化学动力学计算,解析水蒸气(27.5%O2/72.5%H2O)在燃烧过程中的辐射作用、热力学作用、输运作用和化学作用,探寻对水蒸气对CO排放的作用机制。分析水蒸气浓度(10%60%)、合成气成分(5%95%)、及火焰拉伸率(30 s-1150 s-1)对合成气对冲扩散火焰锋面处CO排放的影响,结合化学动力学分析,探究上述燃烧参数对CO排放的影响机制。利用SNBCK和OPT辐射模型计算了最大火焰温度,发现利用OPT模型模拟的最高火焰温度低于SNBCK模型的模拟结果,这是因为SNBCK模型考虑辐射再吸收效应,从而降低了辐射热损失。随火焰拉伸率的增加,最大火焰温度之间的差值减少,对于贫H2的合成气来说,当拉伸率为150 s-1时,它们之间差值较小,由0.54%降至0.22%,即辐射再吸收可以忽略不计,随拉伸率的提高,OPT模型的准确性得到改善。与空气中燃烧相比,合成气在O2/H2O中燃烧时,当CO/H2含量低于50%时,最大火焰温度高于空气中燃烧的温度,而当CO/H2含量高于50%时,空气中的最大火焰温度大于O2/H2O中的火焰温度。O2/H2O燃烧时水蒸气拓宽了火焰的温度反应区,并且火焰锋面略接近氧化剂侧。随着H2含量的增加,空气条件和O2/H2O条件下的CO排放均降低,两种条件下CO含量的差值逐渐减少。CO的氧化主要是通过CO+OH=CO2+H进行的。H2O的化学作用和辐射作用对CO的排放有明显的影响,且二者都对CO的生成起抑制作用,导致CO含量下降,H2O的热力学作用和输运作用对CO的排放影响较小。另外,H2O的化学作用提高了火焰温度,H2O的热力学作用和辐射作用降低了火焰温度,H2O的输运作用对温度影响可以忽略。化学动力学分析表明,H2O对火焰温度的影响是通过其对热释放率的作用实现的。水蒸气的加入抑制火焰温度和自由基(OH和H)的生成。增加水蒸气含量导致火焰锋面处CO含量下降,水蒸气含量越高,水蒸气对降低合成气扩散火焰中CO排放的作用增强。随着H2含量的提高,火焰温度和OH及H自由基的含量均增加,火焰锋面及OH和H自由基的锋值向燃料侧移动。H2含量的提高降低了火焰锋面处CO含量,H2含量越高,H2含量对合成气扩散火焰中CO排放的抑制作用减弱。拉伸率的提高促进了火焰锋面处CO的排放,SNBCK和OPT辐射模型模拟的火焰锋面处CO含量之间的差值随着拉伸率增大而减小,当拉伸率达到150 s-1时,其差值较小,对于贫H2的合成气来说,其差值由7.29%降至2.23%。
其他文献
纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)由于其优良的结构特性而被广泛应于各个重要的工程领域,因此对FRP层合结构进行健康监测和早期的损伤识别显得尤为重要。其中
随着社会的进步和人类生活方式智能化地转变,计算机视觉被广泛应用到军事、航天、航海乃至人们的日常生活中的方方面面。迫切的市场应用需求推动着这项理论研究的不断革新和
随着社会可持续发展的需要和对环境污染等问题的日益重视,迫使人们追寻高效、可再生和无污染的清洁能源。锂离子电池作为绿色储能装置,在便携电子设备、电动汽车和混合动力汽
煤体低温致裂促抽技术广泛应用在矿井瓦斯治理及煤层气开采中,但在低温致裂过程势必会打破含瓦斯煤原有的吸附/解吸动态平衡状态。本文应用改进的吸附/解吸装置,以西山煤电官地矿8#煤层为研究对象,研究了低温环境(-45℃~30℃)及压力(1MPa~3MPa)共同作用下煤体对瓦斯的吸附/解吸量、吸附/解吸速率、吸附常数a、b值,以及吸附/解吸过程中温度、能量变化规律,主要得出以下结论:(1)低温环境有效促进
在分布式光伏发电系统中,监控系统不仅需要监测系统中光伏逆变器、负载、储能等一次设备的工作状态,还应具备对其进行遥调和遥控等功能。另一方面,鉴于网络控制系统(Net-work
日益紧凑的生活节奏使人们对信息的需求不断碎片化、移动化,符合此类信息特征的移动音频APP近年来发展迅速,但用户的持续使用意向却并不高。愈加激烈的行业竞争使得各移动音
Rayleigh-Bénard对流(Rayleigh-Bérnard Convection,RBC)系统是从复杂的自然热对流现象抽象出来的一种经典流体力学模型。研究粗糙面RBC特性可以模拟自然界中的对流现象和工
为改善FRP加固材料强度利用率低的现状,配合预应力FRP加固混凝土梁的研究,本文设计了一套纤维网主动加固施力系统,并首先对其张拉端和锚固端几何参数及工作应力进行了概念设
随着中国市场经济的进一步发展,直销作为一种具有独特优势的模式,在激烈的市场竞争中被不少企业所采用。对于直销企业来说,“人”和“产品”这两个要素至关重要,是企业能否生
在自然和工业产品中,很多物质和产品都是呈粒子状态。粒子系的辐射传热特性在大气科学与环境、遥感和核能等方面都有重要的应用。很多应用中应用的都是密集粒子系,并且粒子的