洁净煤技术

作者：田松杰, 任豪, 徐顺塔, 席礼阳, 涂垚杰, 刘豪

关键词：MILD燃烧,常规燃烧,丙烷,碳烟,拉伸率,CO₂稀释

中强度低氧稀释 (Moderate or Intense Low-oxygen Dilution，MILD)燃烧是一种新型低氧稀释燃烧技术，能够同时实现低NOx和碳烟排放。基于化学动力学分析软件CHEMKIN-PRO中的对冲火焰模型，通过数值模拟研究了丙烷MILD燃烧方式下碳烟的生成路径及其与常规燃烧之间的差异，并深入探讨了拉伸率（50~80 s−1）和CO2稀释（体积分数0~60%）对丙烷MILD方式下碳烟生成路径的影响。结果表明：MILD燃烧方式下碳烟生成的主要路径是2C3H3→A1、A1−+H(+M)⇌A1(+M)、A1−+CH4⇌A1+CH3、A1−+C2H4⇌A1+C2H3、C6H5CH3+H=A1+CH3和C4H5−2+C2H2=A1+H ；与常规燃烧相比，MILD燃烧方式下2C3H3→A1和A1−+H(+M)⇌A1(+M)反应速率降低，减少了A1生成进而抑制了碳烟成核，最终导致碳烟表面质量生长速率降低78.6%，最终碳烟峰值体积分数降低了83.7%；相比之下，MILD燃烧方式下2C3H3→A1路径对碳烟生成的贡献率降低了7.7%，而C6H5CH3+H=A1+CH3和C4H5−2+C2H2=A1+H路径的贡献率重要性明显上升，分别提升5.36%和7.59%；此外，MILD燃烧方式下碳烟峰值体积分数随拉伸率的变化呈非线性特征，碳烟峰值体积分数随拉伸率的增加呈现先升高后降低的趋势，其机理源于成核速率的非单调变化与表面生长速率的持续上升之间的竞争效应。CO2的物理和化学效应随着稀释比例的上升呈增加趋势，在稀释范围为0~40%时，CO2的物理效应对碳烟峰值影响不大，CO2通过CO+OH⇌CO2+H反应促进H消耗从而削弱PAH生长所需的HACA机制，导致A1和A4物质的量分数显著降低，在CO2稀释比例为60%时碳烟峰值体积分数进一步降低至6.4×10−9，从而进一步减少MILD燃烧方式下碳烟的生成。

来源：2025年第6期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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