CH4在O2-CO2條件下燃燒反應(yīng)機(jī)理簡(jiǎn)化研究.pdf

1、隨著溫室效應(yīng)的日益嚴(yán)重，O2/CO2燃燒技術(shù)作為一種有效的減少CO2排放量的潔凈燃燒技術(shù)，逐漸受到人們的關(guān)注。與傳統(tǒng)燃燒方式相比，O2/CO2燃燒技術(shù)的助燃劑由O2/N2變?yōu)镺2/CO2，由于高濃度CO2的存在以及CO2和N2物理化學(xué)性質(zhì)的不同，使得燃料在O2/CO2條件下燃燒時(shí)起重要作用的組分和主要反應(yīng)發(fā)生改變，這使得燃燒反應(yīng)機(jī)理也發(fā)生變化。簡(jiǎn)化反應(yīng)機(jī)理有助于數(shù)值模擬快速精確的進(jìn)行，因此，本文主要針對(duì)CH4在O2/CO2條件下對(duì)其詳細(xì)

2、反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行簡(jiǎn)化研究。
　　首先，本文使用全局和局部敏感性分析，對(duì)CH4在O2/CO2條件下、不同反應(yīng)器（PREMIX模型、PSR模型、0-D封閉模型和PFR模型）中的燃燒過(guò)程進(jìn)行了分析，結(jié)果表明:在四種反應(yīng)器模型中，高活性自由基O、H、OH對(duì)CH4整個(gè)燃燒過(guò)程都起到了顯著的作用;在PREMIX模型中，R38、R52、R119在燃燒過(guò)程中對(duì)燃燒溫度和組分濃度起主要作用;在PSR模型中，R33、R35、R38對(duì)燃燒溫度起主要作用，R

3、98對(duì)組分濃度起主要作用;在0-D封閉模型中，R38、R155、R156和R158對(duì)燃燒溫度和組分濃度起主要作用;在PFR模型中，R32、R155、R156和R158對(duì)燃燒溫度和組分濃度起到主要作用，R38起次要作用。
　　然后，利用直接關(guān)系圖法(DRG)對(duì)GRI-Mech3.0詳細(xì)機(jī)理中組分間耦合關(guān)系進(jìn)行分析，對(duì)冗余組分及反應(yīng)進(jìn)行刪除，最終生成包含24種組分、126個(gè)基元反應(yīng)的簡(jiǎn)化機(jī)理。在四種反應(yīng)器模型中對(duì)溫度、組分濃度、火焰?zhèn)?/p>

4、播速度以及著火延遲時(shí)間與GRI-Mech3.0詳細(xì)機(jī)理進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果顯示簡(jiǎn)化機(jī)理和詳細(xì)機(jī)理計(jì)算結(jié)果十分吻合，平均誤差小于5％。
　　最后，為降低反應(yīng)系統(tǒng)的剛性，利用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)假設(shè)法對(duì)所生成的簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行進(jìn)一步簡(jiǎn)化。最終生成14步和10步反應(yīng)的總包機(jī)理，并使用這兩個(gè)總包機(jī)理與GRI-Mech3.0詳細(xì)機(jī)理進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果顯示14步和10步總包機(jī)理能夠較好的描述燃燒溫度和組分摩爾分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)，使用14步和10步總包機(jī)理描述C