H_(2)O对合成气火焰热释放特性及NO生成路径的化学影响

利用Chemkin软件研究了H_(2)O的化学效应对不同含氢量的合成气(H_(2)/CO体积比=10∶90和50∶50)火焰温度、热释放特性及NO生成路径的影响规律。结果表明,尽管H_(2)O相比N_(2)具有更高的比热容,但是其能够直接参加化学反应,促进了OH和HO_(2)自由基的生成,提升了H+O_(2)+H_(2)O=HO_(2)+H_(2)O、H+HO_(2)=2OH、OH+CO=H+CO_(2)、OH+H_(2)=H+H_(2)O等反应的热释放速率,导致H_(2)O的化学效应能够提升合成气火焰温度,且对低氢含量的合成气火焰温度提升作用更加明显。不论H_(2)/CO比例高低,H_(2)O的化学效应均促进了热力型NO生成,抑制了NNH路径对NO生成的贡献;在高氢含量的合成气(H_(2)/CO=50∶50)火焰中H_(2)O的化学效应促进了N_(2)O路径对NO生成,但是抑制了低氢含量的合成气(H_(2)/CO=10∶90)火焰中N_(2)O向NO的转化。

高温低氧O_(2)/CO_(2)气氛下煤粉燃烧NO生成与还原特性

在Hencken燃烧器平面扩散火焰的煤粉燃烧实验系统上测量了煤粉火焰不同高度处的烟气组分浓度分布,研究了O_(2)/CO_(2)气氛下不同热协流温度和氧气体积分数对NO生成与还原的影响.结果表明,当热协流温度从1873K降低至1473K时,NO产率降低了5%,而当氧气体积分数从20%降低至5%时,NO产率降低了20%.通过NO生成动力学分析得到了挥发分氮氧化反应生成NO的活化能为82.5 kJ/mol,得到的NO生成速率有助于MILD富氧燃烧条件下煤燃烧氮化学模型改进的应用.同时,采用计算流体动力学(CFD)软件对高温低氧O_(2)/CO_(2)气氛下煤粉燃烧及NO生成进行了数值分析.通过与实验数据的对比,验证了数值模型的准确性.通过分离挥发分NO与焦炭NO对不同的NO生成与还原阶段进行分区,有助于了解挥发分氮和焦炭氮生成与还原的相互作用机制和定量分离挥发分NO与焦炭NO生成与还原.

煤掺氨燃烧过程中NO生成特性和氨氮转化行为研究

在实验室小型沉降炉上开展了氨、煤单独燃烧以及掺混燃烧实验,并结合数值模拟探究了氨煤掺烧的NO生成特性、中间反应过程及氨氮转化行为。结果表明,氨煤掺烧工况下的NO生成浓度远高于氨、煤单烧工况,且高于氨、煤单烧工况总和。掺氨比例为45%(热量比值,下同)时,氨煤掺烧NO排放比氨、煤单烧之和提高70.17%;而掺氨比例不变、燃料质量变为2倍后则提高79.36%,说明煤粉与氨掺烧后会导致NO排放升高。模拟结果表明,掺氨后反应器内NO浓度有一个快速增大阶段,此时氨开始氧化生成NO。氨氧化反应与氨还原反应同时发生,由于氨氧化速率始终高于氨还原速率,导致NO浓度升高。氨煤掺烧后,氨燃烧相关反应平均反应速率峰值增大,峰值出现位置提前,促进了氨氮向NO转化。

低气压条件下甲烷预混燃烧CO和NO生成机理研究

为研究低气压条件对甲烷预混燃烧中CO和NO_(x)生成特性与生成路径的影响,采用Chemkin软件进行详细数值模拟研究。通过采用Python语言自编程序调用最新光谱数据计算普朗克平均吸收系数,并导入Chemkin软件中来提升辐射传热的计算精准度。结果表明:采用Konnov0.6化学反应机理与所提出的辐射模型中普朗克平均吸收系数计算方法可以准确预测低气压条件下甲烷燃烧的温度、NO和OH质量浓度分布;随着气压的降低,甲烷与空气预混燃烧时炉膛前部温度逐渐降低,而炉膛后部温度逐渐增加;气压降低导致CO生成速率增加和消耗速率减小,两者共同作用导致CO生成量增加和燃尽率降低;甲烷与空气预混燃烧生成的NO主要来自快速型和NNH型,且快速型和NNH型路径的贡献随着气压降低略有增加。

甲烷/正庚烷双燃料对冲火焰结构及火焰中NO生成特性

应用对冲火焰模型进行了甲烷/正庚烷对冲火焰结构与火焰中NO生成特性的数值模拟研究,探讨了NO的生成机理.贫燃甲烷/空气混合气和富燃正庚烷/空气混合气分别从两个对向布置的喷嘴射出,形成层流对冲火焰.结果表明:此对冲火焰为三重火焰,具有3个放热峰.保持正庚烷/空气混合气当量比不变,随着甲烷/空气混合气当量比增大,火焰宽度逐渐增大,NO排放指数逐渐减小.影响NO生成的最重要途径是快速型机理,其次是热力型机理,而NNH中间体机理和氧化二氮中间体机理的影响很小.随着甲烷/空气混合气当量比的增大,热力型机理影响增大,而快速型机理影响减小.快速型NO减少的原因是正庚烷/空气反应区的OH和H等自由基含量随着甲烷/空气混合气当量比的增大而减小.

水泥回转窑内NO生成的模拟

采用气固流动、煤粉燃烧和NO生成模型,结合物料烧成过程的物理化学反应热效应的一维热流函数,对采用4通道燃烧器的某3000t·d-1生产能力的全尺寸水泥回转窑内NO的生成进行了数值模拟研究,对水泥回转窑内NO生成机理及分布规律进行深入的分析.研究结果表明:水泥回转窑内NO生成主要为热力型NO和燃料型NO,并且以热力型NO为主要生成方式,燃料NO主要在窑头的燃烧带产生,热力NO主要产生于高温烧成带,并且燃料NO与热力NO的生成过程存在着相互抑制作用.

旋流数对湍流燃烧中NO生成影响的研究

通过实验和用湍流燃烧二阶矩概率密度模型对不同旋流数下甲烷-空气湍流燃烧和NO生成进行了研究。在燃料中加入少量氨模拟燃料氮。研究结果表明,随旋流数的增大（由0到1）,热NO排放先上升后下降,而总NO和燃料NO排放则先下降后上升。旋流数增大使湍流强度先下降然后稍有上升,使进口附近温度先上升然后稍有下降。热NO的生成受温度的影响更大而燃料NO的生成受湍流的影响更大。

外二次旋流风对旋流煤粉燃烧及NO生成的影响

对旋流煤粉火焰在两种分级进风的情况下用PIV(particle i mage veloci metry)测量了燃烧室内的速度分布,研究了湍流拟序结构对旋流火焰的燃烧特性及NO排放的影响。燃烧室进口附近,当外二次风率较大时,其拟序结构沿横向的扩散较早,大量小颗粒被裹入涡结构中参加反应,因此中心区域温度较高;外二次风率较小时,一次风外侧的涡结构使得更多的大颗粒在惯性离心力作用下运动到了近壁区域,因此近壁区温度更高。在本文的实验范围内,保持其他条件不变,增加外二次旋流风,有利于剪切层纵向涡结构的形成,也有利于横向涡的形成,促进了小颗粒煤粒燃烧和大颗粒煤粒挥发分析出,从而促进NO的提前生成以及燃烧中间产物对NO的还原,最终减少NO的生成。

湍流燃烧NO生成反应率数值模拟的研究现状与进展

利用计算机数值计算来模拟氮氧化物的生成和优选降低氮氧化物的各种措施,已经受到广泛重视.如何建立合理而经济的数学模型,是其中的关键问题之一.本文从热NO和燃料NO两方面着重介绍了近年来湍流燃烧NO生成湍流反应率数学模型及数值模拟的研究现状及发展趋势,对模拟结果进行了分析,并给出了比较详细的模型方程及代数表达式,便于相关研究人员与工程技术人员参考.

旋流燃烧NO生成的USM湍流反应模型

用统一二阶矩(USM)湍流反应模型对不同旋流数下甲烷-空气旋流燃烧NO生成进行了数值模拟,并和EBU-Arrhenius(E-A)燃烧模型对燃烧的模拟结果和简化PDF湍流反应模型对NO生成的模拟结果以及相应的实验结果进行对比。结果表明,USM模型显著地优于E-A模型和简化PDF模型。E-A模型不能合理地模拟有限反应动力学,而简化PDF模型用两个单变量PDF的乘积代替联合PDF,大大地低估了NO湍流反应率。USM模型预报结果和实验结果符合最好。

恒温混煤热重及同步NO生成特性研究

利用自制能实现恒温下煤粉热重测量的试验台研究了几种典型煤种单煤及混煤燃烧的失重特性,并同步测试了NO的生成特性.结果表明:煤粉中掺烧印尼褐煤能增大整体平均失重速率和提前燃尽时刻,且对于煤阶越高的煤其影响越显著;混煤整体平均失重速率、初始反应阶段平均失重速率与掺混比具有良好的线性相关性;混煤燃烧时NO生成累积质量小于各单煤生成累积质量的加权值;塔山烟煤和印尼褐煤氮析出时,相互制约程度较大,导致塔山烟煤与印尼褐煤混煤NO生成累积质量试验值与加权值相差较大.

旋流煤粉燃烧NO生成的AUSM湍流反应模型

针对煤粉燃烧NO生成提出一种湍流反应统一二阶矩代数(AUSM)模型.用纯双流体模型,包括k ε kp两相湍流模型、EBU Arrhenius燃烧模型、六热流辐射模型、NO生成湍流反应的AUSM模型和原有二阶矩代数模型,对旋流煤粉燃烧器内相流动、煤粉燃烧和NO生成进行了数值模拟.两相流动的模拟结果和PDPA实验结果符合较好.热态模拟结果和文献中的实验结果的对照指出,AUSM模型的模拟结果比ASM模型的模拟结果更合理.ASM模型由于采用温度指数函数的级数展开近似,舍去了并非小量级的高阶项,低估了NO生成率.这和文献中用ASM模型模拟甲烷 空气燃烧低估了NO生成率的趋势是一致的.

烧嘴结构对平焰燃烧火焰特性与NO生成特性的影响

平焰燃烧火焰温度较高,燃烧过程中会产生大量的NO。检测不同烧嘴结构下平焰燃烧的火焰温度和NO浓度分布,分析了不同燃气管插入深度h下平展流火焰燃烧特性和NO生成特性。结果表明:减少h可以使燃烧区域扩大,从而降低火焰局部高温区温度,减少火焰面中NO浓度。

微富氧条件下煤粉燃烧及NO生成特性的研究

利用热重分析技术对微富氧条件下煤粉的燃烧特性进行了研究,并与富氧条件下煤粉的燃烧特性进行了对比,利用固定床测定了燃煤NO的生成规律,分析了反应气氛和煤种的影响.结果表明:随着氧体积分数增加,微富氧条件下煤粉的燃烧向低温区移动,综合燃烧特性指数S逐渐增大;在相同的氧体积分数下,由于N2和CO2的物性差异,煤粉的微富氧燃烧特性优于富氧燃烧特性,但当氧体积分数升高到40%时,两种气氛的燃烧特性差别不大;反应气氛和煤种均对燃料氮的转化率影响显著;氧体积分数升高或N2的参与会使反应温度上升,影响燃料氮的转化率;煤的挥发分和元素氮的质量分数也会影响燃料氮的转化率.

氧煤MILD燃烧条件下NO生成的动力学模拟

利用CHEMKIN研究氧化剂与内回流烟气之间的掺混温度和氧气体积分数两个关键因素对氧煤MILD燃烧条件下NO生成的影响,选取氧化剂气氛为5%O2/90%CO2/5%H2O,10%O2/85%CO2/5%H2O,15%O2/80%CO2/5%H2O和25%O2/70%CO2/5%H2O,温度为1 273,1 373和1473 K。结果表明：NH2是一关键的前驱组分,反应NH2＋OH=NH＋H2O对促进NO生成影响最大,而反应NH2＋NO=N2＋H2O对抑制NO生成影响最大,两者影响力随着氧气体积分数降低而加大;提高掺混温度和氧气体积分数可增大燃料N→NO的转化率和OH基团的平衡浓度,氧气体积分数10%～15%是一个可兼顾CO和NO排放的较合理区间,且氧气体积分数的改变对污染物排放的影响与掺混温度的关系不大;NO还原路径的反应速率在低氧气体积分数下反而有不同程度的增大,在MILD燃烧条件下,还原反应的趋势增强,从而延长反应进程,增加系统的整体复杂性。

简化的Solomon热解模型和旋流煤粉燃烧NO生成的数值模拟

提出一种简化的Solomon热解模型 ,用于模拟煤粉燃烧NO生成数值模拟中HCN的释放 .用纯双流体模型、k ε kp 两相湍流模型、EBU Arrhenius燃烧模型、六热流辐射模型、双方程热解模型、简化的Solomon热解模型以及NO生成湍流反应二阶矩代数模型对旋流煤粉燃烧器内两相流动、煤粉燃烧、HCN释放以及NO生成进行了数值模拟 .模拟结果与文献中实验结果的对比表明 。

缸内直喷CNG发动机燃烧过程及NO生成率的仿真分析

基于缸内直喷CNG试验样机,在前期燃烧过程可视化试验研究结果的基础上,利用三维仿真软件FIRE建立了燃烧过程的仿真计算模型。在验证模型的基础上,计算分析了不同喷气量对缸内速度场、浓度场、火焰传播速度、温度场和NO生成率的影响。结果表明,当缸内温度大于2 000 K且喷气量当量比为0.8～1范围内时先生成NO,且最大NO生成率出现在放热率峰值之后;当喷气量减小时,放热率峰值降低,NO生成率降低。

初始条件对H_(2)-空气湍流扩散燃烧及NO生成的影响

将考虑有限速率反应的涡耗散概念(EDC)模型与13组分34步H_(2)-N_(2)反应机理耦合,研究了不同初始条件对H_(2)-空气湍流扩散燃烧过程的影响。结果表明:空气初始温度和燃料初始温度升高均能使火焰中心轴线上的峰值温度升高和NO质量分数增大;随着空气入口速度的增大,火焰峰值温度上升,NO质量分数增大;随着燃料入口速度的增大,火焰峰值温度下降,NO质量分数减小;不同初始条件下,NO生成以基元反应R22、R31和R32为主,而NO消耗以基元反应R20、R29和R30为主。

精氨酸与瘦素联合用药对急性胰腺炎大鼠组织NO生成及iNOS表达的影响

急性胰腺炎（acute panereatitis,AP）是临床上一种常见的疾病,起病急、病情重、病死率高,因此受到广泛的关注,其机制不单纯是胰酶自身的消化,还存在胰腺微循环障碍。一氧化氮（NO）在血管和神经内皮细胞合成，参与胰腺功能与血流改变，而诱先型一氧化氮合酶（iNOS）影响NO的活性，

卤素对于燃烧中CO氧化和NO生成的影响

卤族元素在燃烧时会影响CO的氧化和NO的生成。本文通过化学平衡方法分析了H2O和HCl对于CO氧化的协同效应,在非均匀布风流化床中进行了PVC塑料与煤或半焦的混烧试验,测量了CO和CH4的排放特性,从而从理论上和实验上证明了HCl对CO氧化的抑制作用。并给出了今后研究的方向和问题。