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H2O对合成气火焰热释放特性及NO生成路径的化学影响

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利用Chemkin软件研究了H2O的化学效应对不同含氢量的合成气(H2/CO体积比=10∶90和50∶50)火焰温度、热释放特性及NO生成路径的影响规律.结果表明,尽管H2O相比N2具有更高的比热容,但是其能够直接参加化学反应,促进了OH和HO2自由基的生成,提升了H+O2+H2O=HO2+H2O、H+HO2=2OH、OH+CO=H+CO2、OH+H2=H+H2O 等反应的热释放速率,导致H2O的化学效应能够提升合成气火焰温度,且对低氢含量的合成气火焰温度提升作用更加明显.不论H2/CO比例高低,H2O的化学效应均促进了热力型NO生成,抑制了 NNH路径对NO生成的贡献;在高氢含量的合成气(H2/CO=50∶50)火焰中H2O的化学效应促进了N2O路径对NO生成,但是抑制了低氢含量的合成气(H2/CO=10∶90)火焰中N2O向NO的转化.
Chemical Effects of H2O on Heat Release Characteristic and NO Generation Pathway in Syngas Flames
Using the Chemkin software,the chemical effects of H2O on the premixed flame temperature,heat release characteristics,and NO production pathways for syngas with different hydrogen contents(i.e.,H2/CO volume ratio=10∶90 and 50∶50)are investigated.The results show that although H2O has a larger specific heat compared to N2,it can directly participate in the chemical reactions,promote the generation of OH and HO2 radicals,and enhance the heat release rate of the reactions,such as H+O2+H2O=HO2+H2O,H+HO2=2OH,OH+CO=H+CO2,and OH+H2=H+H2O,which results in the chemical effect of H2O being able to enhance the syngas flame temperature,and the enhancement effect on the flame temperature is more pronounced for the low-hydrogen syngas.Regardless of the H2/CO ratio,the chemical effect of H2O promotes the thermal-NO production and suppresses the con-tribution of the NNH pathway to NO production;the chemical effect of H2O promotes the N2O pathway to NO production in the syngas flame with high hydrogen contents(H2/CO=50∶50)but suppresses the conversion of N2O to NO in the syngas flame with low hydrogen contents(H2/CO=10∶90).

syngasflame temperatureH2O chemical effectheat release characteristicNO generation pathway

刘宇谦、苏凯、孔俊峰、刘鹏飞、贺世鹏、徐顺塔、刘豪

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合成气 火焰温度 H2O化学效应 热释放特性 NO生成路径

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51876074

2024

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影响因子:0.601
ISSN:1002-6339
年,卷(期):2024.42(3)