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滑动弧辅助甲烷/氨预混燃烧及NO_(x)排放特性
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作者 孟旭 方世东 +6 位作者 梁吉轲 李可可 储建军 潮宇 沈洁 陈冕 香开新 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第11期148-157,共10页
氨燃料燃烧稳定性差及NO_(x)排放问题是制约其作为零碳燃料应用的瓶颈。采用滑动弧(Gliding Arc, GA)等离子体技术改善甲烷/氨预混燃烧性能,在不同当量比(Ф)和掺氨比(x_(NH_(3)) )条件下研究了甲烷/氨/空气预混旋流火焰的稳定性及排放... 氨燃料燃烧稳定性差及NO_(x)排放问题是制约其作为零碳燃料应用的瓶颈。采用滑动弧(Gliding Arc, GA)等离子体技术改善甲烷/氨预混燃烧性能,在不同当量比(Ф)和掺氨比(x_(NH_(3)) )条件下研究了甲烷/氨/空气预混旋流火焰的稳定性及排放特性。结果表明:增加掺氨比能提升火焰高度,并降低火焰稳定性,而施加滑动弧等离子体可以显著提高火焰稳定性。当x_(NH_(3)) =0~1.0时,在滑动弧等离子体辅助作用下,贫燃吹熄极限扩展至0.46~0.79(拓展幅度为10.2%~40.3%),富燃吹熄极限扩展至1.92~2.31(拓展幅度为28%~32%)。光谱诊断结果表明H_(α)^(*)、OH^(*)和NH_(2)^(*)活性粒子的强度随着掺氨比的增加逐渐提高,这些活性粒子有效促进了燃烧,其中N能够有效降低燃烧过程中NOx的排放。在Ф=1.1且低掺氨比(x_(NH_(3)) <0.6)时,滑动弧等离子体导致NO排放略有增加,并在x_(NH_(3)) =0.4时达到峰值(增幅约为9%),这是由于滑动弧等离子体提升了火焰温度,增强了热力型NOx生成。然而,随着掺氨比进一步增加,滑动弧等离子体增强N还原NO化学反应,有效降低了NO排放量,最大降幅达到15.5%。通过氨反应网络发现,氨首先转化为N,然后参与后续反应路径,即通过HNO中间体氧化生.成NO或直接还原NO生成N_(2)和NNH。NO负敏感性系数表明,NH_(2)^(*)在还原NO反应中起着重要作用。滑动弧等离子体在增强甲烷/氨预混燃烧稳定性、扩展贫燃/富燃极限以及降低NO_(x)排放方面具有显著效果,为氨燃料的清洁高效燃烧提供了一种具有潜力的技术路径。 展开更多
关键词 滑动弧等离子体 甲烷/氨预混燃烧 吹熄极限 NO_(x)排放特性 火焰形貌 反应路径
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