碳氫氣體燃料燒過程中PAHs生成化學動力學模擬研究.pdf

1、近年來，在不斷提高化石燃料利用效率的同時，隨著環(huán)保要求的不斷提高，燃燒過程中有機污染物的排放越來越引起人們的重視，因此，在開發(fā)潔凈燃燒設(shè)備的同時，通過對燃燒過程中化學反應動力學更深刻的認識來控制污染物的排放就顯得尤為重要。碳氫燃料燃燒過程中多環(huán)芳烴(PAHs)形成、生長和氧化的詳細反應動力學研究一直是燃燒界的研究熱點。
　　 本文通過對PAHs生成機理模型的更新，對C2～C4等碳氫燃料的層流預混火焰進行詳細化學動力學模擬，并將計

2、算結(jié)果與試驗值進行比較，同時運用敏感性分析等方法，探尋燃燒過程中控制PAHs生成的關(guān)鍵因素，獲取一般碳氫燃料PAHs生成的基本規(guī)律和途徑，為燃燒過程中PAHs的生成控制奠定理論基礎(chǔ)。
　　 對于甲烷層流預混火焰，相同燃燒溫度和壓力、不同燃燒當量比(Ф=2.0、2.2、2.4、2.6)工況下，脂肪烴、芳香烴和PAHs生成濃度對當量比的依賴程度不同，PAHs比簡單芳香烴和脂肪烴對Ф的依賴性大，C2H2對當量比的敏感度最低，Ф<2.4

3、時，隨著當量比的增大，碳黑粒子與PAHs的生成量都呈現(xiàn)上升趨勢。對于乙烷層流預混火焰，相同C/O比和燃燒溫度、不同壓力(P=-0.8 bar、1.0 bar和1.2 bar)工況下，隨著反應壓力的提高，各種PAHs生成量都有一定增加，但沒有影響總體生成趨勢。運用敏感性分析，得到丙烷燃燒簡化機理N(包含30種化學組分和42個基元反應)，與Konnov的詳細機理計算精度非常接近，可用于實際工程中大氣壓下丙烷火焰的燃燒研究，既可以得到合理準確

4、的預測結(jié)果，又可以減少計算時間。計算了丁烷火焰中PAHs的生成，結(jié)果表明，丙炔基的化合反應在PAHs的形成過程中起主要作用，論證了PAHs長大的“脫氫加乙炔(HACA)”反應機理的正確性。
　　 對于乙烯添加乙醇層流預混火焰，合成機理M很好地預報了PAHs濃度隨質(zhì)量分數(shù)(α)變化的生成趨勢，添加乙醇對PAHs的形成過程和排放都有重要影響，隨著系數(shù)α的增大，各種PAHs生成量都有所減少，但對其生成趨勢沒有影響。
　　 對于