含CO2雜質(zhì)天然氣擴散火焰燃燒機理研究.pdf

1、天然氣作為清潔、環(huán)保、高效的能源一直受到全世界的高度關(guān)注。相對煤炭、石油等能源的日漸短缺，天然氣較高的存儲量及開采量緩解了人類的能源緊缺問題。近年來多個地區(qū)發(fā)現(xiàn)在氣田開采后期，天然氣中多摻有一定含量的CO2。而有研究發(fā)現(xiàn)，CO2等稀釋物質(zhì)的存在一定程度上會影響火焰結(jié)構(gòu)、火焰溫度等特性。因此研究含有CO2的天然氣燃燒特性及機理，受到了越來越多的學(xué)者們的關(guān)注。
　　本文首先綜述了國內(nèi)外在天然氣燃燒實驗方面，對含CO2等雜質(zhì)的甲烷燃燒火

2、焰特征、污染物排放的研究；以及在模擬方面，對含CO2等雜質(zhì)的甲烷燃燒的機理研究。之后分析了目前研究內(nèi)容及方法的不足，從而確定了本文的研究內(nèi)容、實驗方案及實驗工況。
　　根據(jù)研究內(nèi)容，設(shè)計了同軸擴散火焰燃燒器，設(shè)計搭建了基于PIV測量系統(tǒng)的擴散火焰速度測量實驗臺，研究了不同CO2稀釋比、不同當(dāng)量比對擴散火焰速度場的影響。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)量比為1時，隨著CO2的添加，擴散火焰速度逐漸降低，火焰寬度變窄。而當(dāng)CO2稀釋率為30％時，隨著

3、當(dāng)量比的增大，火焰速度有一定的降低，但降低幅度不大，因此當(dāng)量比對火焰速度場影響較小。
　　同時，在現(xiàn)有的PLIF測量實驗系統(tǒng)基礎(chǔ)上，調(diào)整光路及獲得符合OH基、CH基熒光激發(fā)的激光波段，測量不同CO2稀釋比、不同當(dāng)量比工況下擴散火焰OH基、CH基熒光輻射強度。實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)量比為1，當(dāng)燃料總量不變時，隨著CO2稀釋比的增加，OH基輻射強度減弱，輻射區(qū)域逐漸向噴口處移動；當(dāng)甲烷總量不變時，隨著CO2稀釋比的增加，火焰高度增加，OH基輻射