基于原位自適應(yīng)制表與動(dòng)態(tài)自適應(yīng)機(jī)理的無焰燃燒氮轉(zhuǎn)化研究

成鵬飛，李鵬飛，劉 璐，胡 帆，柳朝暉，鄭楚光

(華中科技大學(xué) 煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074)

0 引 言

天然氣等氣體燃料是國家能源轉(zhuǎn)型期間大力發(fā)展的清潔能源，相較于其他化石燃料總體污染物生成較少，但NOx排放量亦不容忽視。我國對(duì)低氮排放的管控起步較晚但愈加嚴(yán)格，京津冀地區(qū)新建燃?xì)忮仩tNOx排放限值僅30 mg/m3[1]。因此，隨著我國氣體能源消費(fèi)量的逐年增加，需要不斷發(fā)展低氮燃燒技術(shù)并深入研究氮轉(zhuǎn)化機(jī)理。

無焰燃燒是近年來備受關(guān)注的新型高效低氮燃燒技術(shù)，其技術(shù)關(guān)鍵在于反應(yīng)混合物高速射流對(duì)爐內(nèi)煙氣的強(qiáng)卷吸作用，被煙氣充分稀釋并加熱至超過自燃點(diǎn)的反應(yīng)混合物將擴(kuò)散至整個(gè)燃燒區(qū)且在局部低氧氛圍下緩慢燃燒，因此整體表現(xiàn)為彌散燃燒狀態(tài)且無明顯火焰鋒面[2-3]。相較于傳統(tǒng)低氮燃燒技術(shù)，如火焰冷卻技術(shù)、分級(jí)燃燒技術(shù)等[4]，無焰燃燒可從根本上抑制局部高溫產(chǎn)生，并在保證燃燒效率、燃燒強(qiáng)度和燃燒穩(wěn)定性的條件下實(shí)現(xiàn)更低的NOx排放。

計(jì)算流體力學(xué)(CFD)是燃燒研究的重要手段之一，具有簡(jiǎn)便快捷、成本低、數(shù)據(jù)豐富等優(yōu)點(diǎn)，有效促進(jìn)了無焰燃燒反應(yīng)特征及NO生成調(diào)控的研究發(fā)展。無焰燃燒具有分布式低反應(yīng)速率燃燒區(qū)和典型的中低溫燃燒特性，需建立有限反應(yīng)速率模擬以考慮強(qiáng)烈的湍流化學(xué)反應(yīng)交互[5-7]。提高NO生成的數(shù)值預(yù)測(cè)精度是無焰燃燒數(shù)值模擬的關(guān)鍵[8-10]，相較于簡(jiǎn)化的半經(jīng)驗(yàn)NOx后處理模型，基……