CH4在O2-CO2條件下燃燒反應(yīng)機理簡化研究.pdf

1、隨著溫室效應(yīng)的日益嚴重，O2/CO2燃燒技術(shù)作為一種有效的減少CO2排放量的潔凈燃燒技術(shù)，逐漸受到人們的關(guān)注。與傳統(tǒng)燃燒方式相比，O2/CO2燃燒技術(shù)的助燃劑由O2/N2變?yōu)镺2/CO2，由于高濃度CO2的存在以及CO2和N2物理化學(xué)性質(zhì)的不同，使得燃料在O2/CO2條件下燃燒時起重要作用的組分和主要反應(yīng)發(fā)生改變，這使得燃燒反應(yīng)機理也發(fā)生變化。簡化反應(yīng)機理有助于數(shù)值模擬快速精確的進行，因此，本文主要針對CH4在O2/CO2條件下對其詳細

2、反應(yīng)機理進行簡化研究。
　　首先，本文使用全局和局部敏感性分析，對CH4在O2/CO2條件下、不同反應(yīng)器（PREMIX模型、PSR模型、0-D封閉模型和PFR模型）中的燃燒過程進行了分析，結(jié)果表明:在四種反應(yīng)器模型中，高活性自由基O、H、OH對CH4整個燃燒過程都起到了顯著的作用;在PREMIX模型中，R38、R52、R119在燃燒過程中對燃燒溫度和組分濃度起主要作用;在PSR模型中，R33、R35、R38對燃燒溫度起主要作用，R

3、98對組分濃度起主要作用;在0-D封閉模型中，R38、R155、R156和R158對燃燒溫度和組分濃度起主要作用;在PFR模型中，R32、R155、R156和R158對燃燒溫度和組分濃度起到主要作用，R38起次要作用。
　　然后，利用直接關(guān)系圖法(DRG)對GRI-Mech3.0詳細機理中組分間耦合關(guān)系進行分析，對冗余組分及反應(yīng)進行刪除，最終生成包含24種組分、126個基元反應(yīng)的簡化機理。在四種反應(yīng)器模型中對溫度、組分濃度、火焰?zhèn)?/p>

4、播速度以及著火延遲時間與GRI-Mech3.0詳細機理進行對比驗證，結(jié)果顯示簡化機理和詳細機理計算結(jié)果十分吻合，平均誤差小于5％。
　　最后，為降低反應(yīng)系統(tǒng)的剛性，利用準穩(wěn)態(tài)假設(shè)法對所生成的簡化動力學(xué)模型進行進一步簡化。最終生成14步和10步反應(yīng)的總包機理，并使用這兩個總包機理與GRI-Mech3.0詳細機理進行對比驗證，結(jié)果顯示14步和10步總包機理能夠較好的描述燃燒溫度和組分摩爾分數(shù)的變化趨勢，使用14步和10步總包機理描述C