مطالعه انتشار ناکس در احتراق گاز سنتز بدون شعله: اثر پارامترهای دمای ورودی، غلظت اکسیژن اکسنده، ترکیب سوخت گاز سنتز و نرخ کرنش

چکیده مقاله

هدف از تحقیق جاری، بررسی تأثیرات پارامترهای عملکردی کلیدی مختلف در احتراق سوخت گاز سنتز بر روی انتشار آلاینده NO، نظیر دمای ورودی اکسیدکننده، غلظت اکسیژن در ترکیب اکسیدکننده، ترکیب مختلف گاز سنتز و نرخ کرنش تحت شرایط سوخت-اکسیژن، اکسیژن غنی و سوخت-هوا است. مدل‌سازی مورد‌نیاز با بهره‌گیری از شعله جریان متقابل و سینتیک شیمیایی GRI3.0 پیاده‌سازی شده است. به منظور بررسی سهم اثرات شیمیایی و فیزیکی ناشی از جایگزینی CO2 با N2، گونه خنثی FCO2 با دو شرط عدم مشارکت در واکنش‌های شیمیایی و همچنین دارا بودن خواص فیزیکی یکسان با CO2 بکار گرفته شده است. شاخص انتشار آلاینده NO در شرایط دمایی پایین تحت شرایط احتراق با اکسیدکننده هوا و اکسیژن خالص تفاوت چندانی با یکدیگر نداشته، در حالی که با افزایش دمای شعله به بیش از 1800 کلوین، انتشار آلاینده NO افزایش قابل توجهی به خصوص از طریق مکانیزم حرارتی دارد. مقایسه میان احتراق‌های سوخت-هوا، اکسیژن غنی و گاز سنتز-اکسیژن بیانگر این است که شاخص انتشار آلاینده NO تحت شرایط اکسیژن غنی حدود 90 درصد و در شرایط سوخت-اکسیژن بیش از 99 درصد کمتر از شرایط سوخت-هوا است. بالا بودن سطح هیدروژن در ترکیب سوخت گاز سنتز سبب تقویت مکانیزم N2O-میانی به ویژه تحت شرایط احتراق سوخت-اکسیژن به صورت عمده از طریق واکنش R199 در تشکیل NO شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد در مقادیر نرخ‌های کرنش بالا به دلیل مدت زمان اقامت پایین محصولات، سطح شاخص انتشار آلاینده NO نیز کاهش می‌یابد.