不同空气系数与掺氢比对10mm火孔火焰稳定性的影响

【目的】天然气管道掺氢输送易导致终端用气设备在燃烧用火时发生脱火、回火现象,影响设备的火焰稳定性。为明确不同空气系数与掺氢比对典型终端用气设备的燃烧火焰稳定性的影响,通过仿真模拟与实验验证相结合的方法开展研究。【方法】以终端用气设备中的10mm圆形单火孔为研究对象,通过仿真计算了一次空气系数为0.40、0.60、0.65、0.70、0.80条件下,掺氢比为0、3%、5%、10%的脱火工况,以及一次空气系数为0.60、0.65、0.70、0.80条件下,掺氢比为0、3%、5%、10%的回火工况;结合GB/T16411-2023《家用燃气燃烧器具的通用试验方法》,设计了天然气(纯甲烷)掺氢火焰稳定性测试方案进行实验验证。【结果】脱火工况的临界火孔气流速度模拟值与实测值平均相对误差为5.73%,验证了脱火仿真模型的可靠性;回火工况的临界火孔气流速度模拟值与实测值平均相对误差为11.22%,受实验测试条件影响,误差偏大;掺氢比越大,脱火极限越高,越不容易发生脱火现象,掺氢有利于防止脱火;掺氢比越大,回火极限越高,回火倾向越大。【结论】研究成果可为掺氢天然气的工业应用提供借鉴,在实验条件受限的前提下,对终端天然气用户进行掺氢适应性分析时,可借助仿真手段开展针对性分析。对于掺氢比较高的应用场景,建议开展针对性测试,确保终端用气设备的稳定运行。