摻混CO2對天然氣高壓燃燒規(guī)律影響的研究.pdf

1、近些年來，燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)技術(shù)以及燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的快速發(fā)展對燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的要求越來越高，而燃燒室是燃?xì)廨啓C(jī)中一個(gè)不可缺少的核心部件，因此對它的研究也越來越緊迫。燃燒室內(nèi)部的工作過程相對于其他的部件要復(fù)雜得多，它會(huì)涉及到氣體的傳熱、傳質(zhì)、流動(dòng)以及化學(xué)反應(yīng)等一系列復(fù)雜的過程。長期以來主要是通過試驗(yàn)得出的大量數(shù)據(jù)來歸納總結(jié)燃燒室設(shè)計(jì)方法的經(jīng)驗(yàn)公式，研發(fā)的成本很高。隨著計(jì)算燃燒學(xué)以及計(jì)算流體力學(xué)的快速發(fā)展以及商業(yè)模擬軟件的廣泛應(yīng)用，利用計(jì)算機(jī)來

2、數(shù)值模擬研究燃燒室的設(shè)計(jì)方法成為一種趨勢。
　　本文就是基于一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)高壓燃燒室，先利用Gambit軟件構(gòu)建了燃燒室的模型并將其網(wǎng)格化，之后再利用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent進(jìn)行模擬計(jì)算。燃燒室設(shè)計(jì)的燃燒組織方式為天然氣/空氣旋流預(yù)混燃燒。由于天然氣摻混CO2燃燒能夠很好降低燃燒的溫度，甚至影響其他的燃燒特性，因此本文選取了二氧化碳摻混率為0、0.2、0.4以及0.6四種天然氣和CO2的混合物燃料，然后分別在常壓、1MPa、2M

3、Pa以及4 MPa四種壓力下進(jìn)行模擬計(jì)算，研究分析得到了燃燒溫度場的變化特性、污染物NOx排放規(guī)律以及天然氣的燃燒情況，總結(jié)如下:
　　溫度場變化特性:在壓力相同時(shí)，天然氣摻混CO2燃燒的1500K高溫區(qū)段的長度L1500K是隨著二氧化碳摻混率YCO2的增加而逐漸減小的，當(dāng)CO2的摻混率相同時(shí)，1500K的高溫區(qū)段長度L1500K以及最大寬度W1500K,MAX隨著壓力的增大而增大;且在各個(gè)壓力下，燃燒室出口的溫度分布系數(shù)是隨著二

4、氧化碳摻混率的增大先減小而后增大的，特別是摻混率達(dá)到0.4之后，出口溫度分布系數(shù)急劇增加。
　　污染物NOx排放規(guī)律:在同一摻混率時(shí)，天然氣摻混二氧化碳燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的量是隨著壓力的增大而增大的，同一壓力下，燃燒產(chǎn)生氮氧化物的量是隨著摻混率的增大先減小后增大的，且當(dāng)壓力越大時(shí)，產(chǎn)生氮氧化物量的變化幅度也越大。
　　天然氣的燃燒情況:當(dāng)壓力為常壓時(shí)，甲烷燃盡處的高度（甲烷摩爾濃度為0.001 kmol/m3處對應(yīng)燃燒室的高