工程熱物理所揭示合成氣層流火焰燃燒特性

　　隨著清潔燃煤技術的發展，整體煤氣化聯合循環（IGCC）被普遍認為是一種高效、潔凈、低排放的燃煤發電技術。煤氣化后形成的合成氣，其主要成分是H2和CO，以及不可燃的惰性氣體如N2、CO2和水蒸氣等。但不同的氣化煤種和氣化方法使得到的合成氣組分多變，影響了合成氣在現有燃氣輪機中的應用，為燃氣輪機燃燒室設計帶來了新的挑戰。

　　燃氣輪機燃燒室設計需要基于燃料的基本性質及燃燒特征，而層流火焰傳播速度就是設計燃燒室的重要基礎參數之一，它包含反應、擴散、放熱、回火、吹熄、火焰空間分布、不穩定性等重要信息，對于燃燒室中的穩焰設計、燃燒組織以及抑制燃燒振蕩均具有重要意義。所以，準確獲得層流火焰傳播速度，對于中低熱值燃料燃燒室設計十分關鍵，是大力發展清潔煤燃燒技術的關鍵一環。

　　在國家“863”項目和國家自然科學基金的資助下，中國科學院工程熱物理研究所燃氣輪機實驗室依托自行研制的國內首套雙腔泄壓式高壓球形燃燒器開展了合成氣層流火焰燃燒特性的一系列研究，得到了高溫高壓下不同當量比、不同H2/CO比例、不同稀釋氣體稀釋率下的層流火焰速度以及馬克斯坦長度，分析了不同工況下現有合成氣機理的適用性以及火焰的穩定性，同時討論了合成氣中稀釋氣體的化學作用對于層流火焰特性的影響。

　　研究結果表明，提高壓力會顯著降低火焰速度并增大火焰的不穩定性；提高預熱溫度會增大火焰速度，同時在不同工況下會對火焰不穩定性產生不同的影響；CO2不僅是惰性稀釋氣體，而且能夠直接參與基元反應并對合成氣燃燒特性產生顯著的影響。這些研究結論為合成氣燃氣輪機燃燒室的設計提供了重要基礎數據與理論依據。

　　相關研究成果已在SCI期刊Fuel 和International Journal of Hydrogen Energy上發表，并有多篇論文被工程熱物理學報收錄。