中文摘要：

本申请采用向外传播的球形火焰型式、应用双舱圆柱形泄压式高压燃烧室测量合成气、高炉煤气等中低热值气体预混燃烧的层流火焰传播速度。研究压力、预热温度、组分浓度等参数变化对层流火焰传播特性的影响。分别建立适用于燃气轮机燃烧室工作环境的高压高预热温度的合成气、高炉煤气的详细化学反应机理模型，并应用该反应机理模型和非灰体辐射计算模型编制一维层流球形火焰计算程序，将计算结果和实验测量结果进行对比。探讨辐射与层流火焰传播传播的相互耦合机理。

结论摘要：

研究高压下中低热值气预混火焰的熄灭特性及层流火焰传播速度对于火焰的稳定燃烧、提高燃烧效率、以及减少污染物的排放具有重要的意义。本项目采用向外传播的球形火焰型式、在国内首次研制建立了双舱圆柱形泄压式高压燃烧室，测量中低热值气体预混燃烧的层流火焰传播速度，研究压力、预热温度、组分浓度等参数变化对层流火焰传播特性的影响。对压力为1～15atm、当量比为0.6～2的IGCC和CCPP的中低热值气典型成分进行层流火焰传播速度测量。获得了中低热值气典型成分的层流火焰传播速度实验值，结果表明提高Lewis数或绝热火焰温度能有效提高层流火焰传播速度；高压下提高Lewis数能有效抑制燃烧不稳定性。编制了一维层流球形火焰计算程序，采用详细化学反应机理，研究了中低热值气层流火焰近极限行为，探讨辐射与层流火焰传播的相互耦合机理。通过数值模拟研究了辐射吸收、预热温度对中低热值气熄灭特性的影响考虑吸收作用能更全面地反映中低热值气的熄灭特性；提高预热温度能降低火焰熄灭的可能性。结果表明，辐射重吸收效应能有效拓宽贫可燃极限，提高燃料中CO2比例会加剧上述效果。辐射重吸收效应随压力增大而逐渐增强，并造成可燃极限处最大火焰温度随压力先增加后减小，在10atm左右达到峰值。提高预热温度拓宽了CO/H2/air混合气的可燃极限；可燃极限处层流火焰传播速度随着预热温度提高增加，但质量燃烧率随预热温度提高而降低；火焰厚度和反应区厚度随着压力升高而降低，随着预热温度提高略有增大；火焰厚度与反应区厚度之比和Zeldovich数随着压力呈现一致的先增加后减小变化趋势；预热温度的提高使得峰值向低压侧移动，敏感性分析显示这种变化趋势可能是由反应CO+OH<=>CO2+H引起的。