热能动力工程

作者：卢欣,赵俊,赵延芳,亢银虎

单位：中石油天然气销售公司,,中石油天然气销售公司,,中石油天然气销售公司,,低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室,

关键词：天然气;氢气;可燃极限;熄火;化学爆炸模式分析

本文基于“火焰控制连续算法”对掺氢天然气层流平面预混火焰传播极限进行了高精度的数值模拟，揭示了掺氢比对可燃极限的影响机制，并基于化学爆炸模式分析(CEMA)方法深入揭示了可燃极限的形成机制与主导控制因素。研究发现:ωH2对贫燃传播极限的影响很微弱，而在富燃极限处由于剩余氢气热解所产生的H基、以及氢气的优先扩散效应拓宽了富燃区的可燃极限。整体而言，氢气的优先扩散特性对甲烷传播极限的影响是比较微弱的，而氢气的化学特性对贫燃和富燃极限都会产生显著影响，并且对富燃极限的影响更大。氢气的化学特性主要在贫燃极限处起主导作用，而扩散特性主要在富燃极限处发挥主导作用。对于掺氢甲烷预混传播火焰，尽管预热区上游的燃料初始裂解反应放热很微弱，但此区域内EXTC模式的出现控制着火焰整体稳定性，利用多孔介质燃烧器能够显著拓宽贫燃/富燃传播极限。对贫燃与富燃极限，导热都是最重要的因素，其次是N2(贫燃)与H2(富燃)的扩散传输过程。

来源：2025年第5期

《热能动力工程》期刊编辑部

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