2016燃烧学年会集文献

中国工程热物理学 燃烧学术会议论 编号胡帆，郭军军，李鹏飞*，柳朝晖*（华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，武汉(Tel8103.E-mailaddress:摘要无焰富氧燃烧是一种将无焰燃烧和富氧燃烧结合在一起的新型燃烧方式，其反应物被大量的CO2Glarborg发展的详和H2O)JL1JL2机理均有所改进。关键词富氧燃烧，无焰燃烧，无焰富氧燃烧，JL0CO2水低，x排放还需要进一步抑制[5][4][57]xx[48]。1归纳总结了目前基于无焰富氧燃烧的实验研究和数值模拟的相关文献。从表的优势。在数值模拟方面[8,13-16]CFD软件耦合详细化学机理或CO2的物理化学影响、H2ORANS深项目焰结构的信息。然而目前来看，LES计算时耦合详细化学反应机理仍然是计算代价十、LES和直接数值模拟S中预测温度和主组份的计算成本，总包反应机理是一个很好的选择，它具有反应简单、计算快捷，主要组份的浓度和温度分布预测结果足够可靠的特点[1711.无焰富氧燃烧的研究汇总表（按年份排列燃 氧化 要

实 模

文 纯 燃烧特 200kW水平

40kW立式炉，8

Air，CO2/O2，

NOx生成特 100kW立式

燃烧特 20kW立式 煤 燃烧特 300kW立式 CO2

20kW立式炉，理想

CO2的影 理想搅拌 煤 H2O的影 IFRF的0.58MW膛

O2/H2O/CO2/N2燃烧区域特

Air，CO2/O2CO2

热伴流燃烧 X(人造CO2)/ 特性影JonesLindstedt[18]提出JL机理（JL1）Kim等人[19]JL2JL2JLm机Glarborg发展的详细机理[20]GRI3.0[21]Chemkin[22]软件详细机理通常可作为总包机理发展和验证的参考。对于空气燃烧，GRI-Mech系列GRI-MechO2CO2CO2的加入使得反应路径会有显著变化，Glarborg等[20]针对富氧工DCKMGRI-Mech3.0[21]DCKM机理作为验证总包机理的参考机理。（JL燃烧。Kim等人[19]采用Marinov等人[25]提出的氢气氧化反应（S5）JL1S5JL2机理进行修改。JL1JL2机理中可逆反应仅仅给出了正向反应表达式，而逆向反应表达式并未给向反应，根据平衡常数推算逆向反应速率[27]Kuo等[28]给出的关于COH2氧化 lgK{CO}=-1.2056(lgT)+18.244(lgT)-131.58(lgT)+482.16(lgT)- K{H 在上述两式中，R是气体常数[m3∙atm/(K∙kmol)]，T是温度[K]2.JL（单位Aβ0Jones和0Jones和0Jones和Lidstedt，1988，-Jones和0Marinov00改 S5r2所示。PFRPSRJL机理的预测情况。

3. 温度 当量比-- 6 -6- 无焰燃烧的初始条件是选择的是澳大利亚阿德莱德大学的同轴热伴流燃烧装置（JHC）HM2工况(6wt.%O2)被选为主要的无焰燃烧模OM2Fmolefraction/molemolefraction/%molefraction/0FF50FF5

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residencetime/1.富氧干循环下PFR，T=1600K、Φ=0.8(上)、Φ=1(中)和Φ=1.2(下)molefraction/%molefraction/%molefraction/505050

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residencetime/2.富氧干循环下PFRΦ=1),12PFROF28dry工况下JL机理的预测结果相对详细机理而言，反（S1浓度预测结果差异不大，主要差别在反应快慢。本文优化后的JLmJL1JL2机理在富氧工况下对主要组分的预测结果有所改善。Fmolefraction/42molemolefraction/%molefraction/6FF206FF20

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residencetime/3.HM2PFRT=1600K、Φ=0.8(上)、Φ=1(中)和molefraction/42 molefraction/%molefraction/64206420

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4.HM2PFRΦ=1、T=1400K(上),T=1600K(中)和34PFRHM2CH4、H2、COO2JL机理的预测结HM2H2OS2H2峰值浓H2OS2S4的H2HM2JLm机理JL1JL2JLm机理相对JL1JL2机理在无焰燃烧工况下对主要组分的预测结果有所改善。molefraction/%molefraction/%molefraction/8FF4208FF4208FF42

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residencetime/5.无焰富氧燃烧OM2PFRT=1600K、Φ=0.8(上)、Φ=1(中)和=1.2(molefraction/64molemolefraction/%molefraction/08642086420

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residencetime/6.无焰富氧燃烧OM2PFRΦ=1、T=1400K(上),T=1600K(中)和56PFR反应器中无焰富氧OM2JL1JL2机理对无焰富氧燃烧主要组分的预测结果有所改善。Temperature/Temperature/

1.1 1.11.20.80.91.01.1Temperature/MoleMolefraction/9630

Equivalence

Equivalence

MoleMolefraction/9630Equivalence7.PSR，T=300K,5ms),无焰HM2（中，T=1300K,5ms）7PSR0.8递增）CO、H2OCO2的预测结果，从左至右依次包括富氧燃烧、无JLm机理在三种工况下对温度和三个产物的预测结果JL1JL2机理均有所改善，更接近详细机理的预测结果。PSR反应器的模拟结果JLm可以合理的对富氧燃烧、无焰燃烧、无焰富氧燃烧的稳态结果进行预测，JLm机理是一个适用于无焰富氧燃烧的燃烧总包机理。JL2机理进行逆反应速度拟合推算，并JLm机理，并利用PFRPSRJL机理进行对比验证。JL2机理更适用于无焰富氧燃烧的模拟。Buhre,B.;Elliott,L.;Sheng,C.;Gupta,R.;Wall,T.,Oxy-fuelcombustiontechnologyforcoal-firedpowergeneration.Progressinenergyandcombustionscience2005,31(4),283-307.Toftegaard,M.B.;Brix,J.;Jensen,P.A.;Glarborg,P.;Jensen,A.D.,Oxy-fuelcombustionofsolidProgressinenergyandcombustionscience2010,36(5),581-Chen,L.;Yong,S.Z.;Ghoniem,A.F.,Oxy-fuelcombustionofpulverizedcoal:Characterization,fundamentals,stabilizationandCFDmodeling.ProgressinEnergyandCombustionScience2012,38(2),Li,P.;Dally,B.B.;Mi,J.;Wang,F.,MILDoxy-combustionofgaseousfuelsinalaboratory-scaleCombustionandFlame2013,160(5),933-Cavaliere,A.;deJoannon,M.,Mildcombustion.ProgressinEnergyandCombustionscience2004,30(4),329-366.Wünning,J.;Wünning,J.,FlamelessoxidationtoreducethermalNO-formation.ProgressinEnergyandCombustionscience1997,23,(1),81-94.Li,P.;Mi,J.;Dally,B.;Wang,F.;Wang,L.;Liu,Z.;Chen,S.;Zheng,C.,ProgressandrecenttrendinMILDcombustion.ScienceChinaTechnologicalSciences2011,54(2),255-269.Tu,Y.;Su,K.;Liu,H.;Chen,S.;Liu,Z.;Zheng,C.,PhysicalandchemicaleffectsofCO2additiononCH4/H2flamesonaJetinHotCoflow(JHC)burner.Energy&Fuels2016,30,1390-1399.Krishnamurthy,N.;Paul,P.;Blasiak,W.,Studiesonlow-intensityoxy-fuelburner.ProceedingsoftheCombustionInstitute2009,32(2),3139-3146.Stadler,H.;Ristic,D.;Förster,M.;Schuster,A.;Kneer,R.;Scheffknecht,G.,NOx-emissionsfromflamelesscoalcombustioninair,Ar/O2andCO2/O2.ProceedingsoftheCombustionInstitute2009,32(2),3131-3138.Stadler,H.;Christ,D.;Habermehl,M.;Heil,P.;Kellermann,A.;Ohliger,A.;Toporov,D.;Kneer,R.,ExperimentalinvestigationofNOxemissionsinoxycoalcombustion.Fuel2011,90(4),1604-1611.Tu,Y.;Liu,H.;Li,P.;Wang,F.;Zhang,T.;Bai,C.;Zheng,Y.;Liu,Z.;Mi,J.;Zheng,C.ExperimentalstudyofMILDcombustionforpulverizedcoalin0.3MWverticalfurnace,In9thAsia-PacificConferenceonCombustion,Gueongju,Korea,2013.Zhang,J.;Mi,J.;LiP.;Wang,F.;Dally,B.Moderateorintenselow-oxygendilutioncombustionofmethanedilutedbyCO2andN2.Energy&Fuels,2015,29(7),4576-4585.Sabia,P.;Sorrentino,G.;Chinnici,A.;Cavaliere,A.;Ragucci,R.,DynamicbehaviorsinmethaneMILDandoxy-fuelcombustion.ChemicaleffectofCO2.Energy&Fuels2015,29(3),1978-1986.Tu,Y.;Liu,H.;Chen,S.;Liu,Z.;Zhao,H.;Zheng,C.,Numericalstudyofcombustioncharacteristicsforpulverizedcoalunderoxy-MILDoperation.FuelProcessingTechnology2015,135,80-90.combustion)combustionforCH4–H2fuel.Energy2016,99,136-151.Andersen,J.;RasmussenC.L.;Giselsson,T.,etal,GlobalcombustionmechanismsforuseinCFDmodelingunderoxy-fuelconditions.Energy&Fuels2009,23(3):1379-1389.Jones,W.;Lindstedt,R.,Globalreactionschemesforhydrocarboncombustion.Combustionand1988,73(3),233-Kim,J.P.;Schnell,U.;Scheffknecht,G.,Comparisonofdifferentglobalreactionmechanismsforcombustionofnaturalgas.CombustionScienceandTechnology2008,180(4),565-Glarborg,P.;Bentzen,L.L.,ChemicaleffectsofahighCO2concentrationinoxy-fuelcombustionofmethane.Energy&Fuels2007,22(1),291-296.SmithGP,GoldenDM,FrenklachM,etal.GRI-Mech3.0,1999.ChemkinRelease4.0,2004,ReactionDesign,Inc.,SanDiego,TurnsSR.Anintroductiontocombustion[M].NewYork:McGraw-hill,Westbrook,C.K.;Dryer,F.L.,Simplifiedreactionmechanismsfortheoxidationofhydrocarbonfuelsinflames.Combustionscienceandtechnology1981,27(1-2),31-43.Marinov,N.;