贫/富氧氢气燃烧敏感性分析及仿真模拟

氢能作为新兴的能源形式,其燃烧应用技术距离市场化仍有一定差距。射流燃烧器作为一种高效的燃烧设备,能够有效提升能源热利用率。针对射流燃烧器内氢气的燃烧过程开展仿真模拟,分析不同供氧比例下的火焰特征,对比不同空燃比工况下燃烧温度、火焰高度形貌、污染物浓度的变化。仿真所用反应机理选用包含10种组分的21步反应的氢气燃烧机理,对纯氢燃烧关键组分开展了敏感性分析,并进行了有限元模拟仿真。结果表明:氢气燃烧温度峰值随供氧量减少而降低;当空燃比低于1时,火焰高度随供氧量的减少而显著降低;当空燃比大于1后,火焰高度逐渐趋于稳定;污染物氮氧化物的生成总量随供氧比增加而增大,但其浓度分布会受火焰形貌等其他因素的影响。该研究从提高热效率的角度给出了射流燃烧器的适宜空燃比范围,以期为氢能燃烧利用提供借鉴。