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作者：陈石义;徐育斌;刘乔迈;肖娟;王斯民;廖勇;
单位：浙江能源天然气集团有限公司;西安交通大学化学工程与技术学院;中国石油工程建设有限公司西南分公司;
摘要：氢气作为绿色、高效的清洁能源，富氢燃料燃烧对降低碳排放具有重要意义，但掺氢影响火焰稳定性、形态及污染物排放。以天然气掺氢燃烧技术为背景，设计非预混钝体同轴燃烧器产生回流区以稳定火焰，基于GRI-Mech 3.0燃烧反应机理，采用数值模拟分析贫燃料条件下掺氢比对甲烷燃烧的速度场、温度场、火焰形态、燃烧反应区及出口污染物排放的影响规律。结果表明：当量比及燃料体积流量一定时，随着掺氢比的增加，燃烧腔室平均流速降低，钝体下游的回流区涡结构缩小，燃烧反应区前置，火焰结构更为紧凑；燃烧室平均温度和温度均匀性随掺氢比增加而增加，相较纯甲烷燃烧分别提升了1.82%—16.22%和0.59%—1.73%;出口NO摩尔分数升高，但出口CO_2摩尔分数逐渐减小，且变化幅度均逐渐增加。掺氢比为20%时，CO_2减排6%,高掺氢比下降碳效果显著，但氮氧化物排放成倍增加。因此，研究不同掺氢比下富氢燃料燃烧特性，为天然气掺氢燃烧技术推荐合适掺氢比及非预混稳焰燃烧器的设计提供重要依据。
关键词：甲烷;掺氢燃烧;钝体;数值模拟;污染物;碳减排
基金资助：天然气管道掺氢、输送、分离应用技术研究及浙能先导示范项目(ZNKJ-2021-108)
