《熱伴流下氣體燃料MILD燃燒的基礎研究》是依託北京大學，由米建春擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：熱伴流下氣體燃料MILD燃燒的基礎研究
- 項目負責人：米建春
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
MILD燃燒是20多年來發展的一種中度或極度低氧稀釋的溫和燃燒模式。與傳統燃燒相比，其反應區域大大增加、溫度均勻、無火焰鋒面存在；熱利用效率可提高30%和NOx排放可降70%以上。國際燃燒界將它視為21世紀最具發展前途的新型清潔高效燃燒技術之一。但迄今該燃燒仍缺乏基礎研究，導致工業套用難以推廣。為填補此空缺，本項目將以高溫伴流射流燃燒為對象，通過理論分析、實驗測試和數值模擬等手段，深入研究氣體燃料的預混與非預混MILD燃燒的機理。具體目標為：(1)弄清反應物濃度、溫度及其混合程度等因素對該燃燒發生與發展的影響；(2)定量總結伴流熱物理參數對該燃燒的影響；(3)弄清MILD氧燃燒與普通MILD燃燒之間的差異；（4）弄清甲烷及其與氫的混合物在MILD燃燒發生時的化學反應機制，提出適用於實際工業計算的總包化學反應模型；（5）在國際一流雜誌上發表10篇以上論文報導研究成果。
結題摘要
MILD 燃燒是過去20多年發展的中度或極度低氧稀釋條件下的一種燃燒技術。與傳統燃燒相比，其反應區域大大增加、溫度均勻、無火焰鋒面存在；在某些條件下，熱利用效率可提高近30%和NOx排放可降低70%以上。國際燃燒界將它視為21世紀最具發展前途的新型清潔高效燃燒技術之一。然而，該燃燒缺乏基礎研究，背後的物理和化學本質還未被很好弄清。本項目的研究填補一些缺陷。主要以氣體燃料射流在（開放式和封閉式）高溫熱伴流下的燃燒為對象，通過理論分析、實驗測試和數值模擬等手段，深入研究了MILD燃燒分別在預混與非預混條件下的燃燒特性。主要內容包括：(1)考察反應物濃度、溫度及其混合程度等因素對該燃燒發生與發展的影響；(2)考察伴流的組成成分、熱物理參數對MILD燃燒的影響；（3）研究甲烷及其與氫的混合物在MILD燃燒發生時的化學反應機制。 研究獲得的重要結果包括：（1）率先發現，在任何氧濃度的環境流下氣體燃料都能實現MILD燃燒，只要環境流的溫度足夠高，從而改變了只有在低氧稀釋條件下才能實現MILD燃燒的舊觀念；（2）發現MILD燃燒下甲烷氧化過程中低碳反應路徑所占的權重加大，使燃燒的整體化學反應速率與中間產物的生成速率受到了極大的抑制；(3)弄清了甲烷-O2/CO2燃燒、甲烷-O2/H2O燃燒和甲烷-O2/N2燃燒之間的異同；（4）發現MILD燃燒使N2O中間型路徑對NO的生成最重要，在生成的NO中占高達60-90%，而傳統燃燒發生時，熱力型路徑對NO生成貢獻最大；（5）發展了一種不受燃料種類和反應物濃度等因素限制的能預測燃料自燃和強迫著火溫度的RANS計算方法。 研究成果以15篇SCI論文發表在 Combust Flame，Energy 和 Energy Fuels 等國際雜誌上和3篇EI論文發表在國內期刊雜誌上，外加國內、國際會議上9篇報告；除此之外，基金支持的項目也產生了3個發明專利和2個實用新型專利。
