《油气与新能源》

文章标题:基于化学反应动力学的氨 - 氢混合无碳燃料燃烧爆炸机理研究

文章作者:滕霖,单志伟,李西贵,李卫东,罗宇,江莉龙
关 键 字:氨氢燃烧;化学动力学;反应机理;简化机理;数值模拟;爆炸
文章摘要:
碳中和背景下,氨 - 氢混合无碳燃料备受关注,但合成氨与氨分解制氢过程也存在着氨 - 氢混合燃爆的风险。目前对氨 - 氢燃烧爆炸详细机理的研究不够充分,传统的详细机理十分复杂,计算耗时过长。为了研究高压下氨 - 氢混合气体的燃烧爆炸特性,使用零维均质模型(即不考虑空间分布且物理和化学性质均为均匀的简化模型),采用带有误差传播的有向关系图(DRGEP)法简化现有的氨 - 氢燃烧爆炸详细机理,再通过敏感性分析得到基元反应较少的氨 - 氢燃烧爆炸简化机理。将简化机理与计算流体动力学(CFD)模型耦合,开展管道内氨 - 氢燃烧数值模拟。结果表明,简化机理在验证层流火焰速度和点火延迟时间等方面表现出良好的性能。在爆破压力为 59.61atm 和 69.97 atm 下,平均激波速度的相对误差低于 1.4%,精度较高;且与简化机理耦合的 CFD 模型节约了计算资源。研究成果有助于推动氨 - 氢燃烧 CFD 模拟技术的发展,可为氨 - 氢混合无碳燃料的燃烧过程及爆炸防控提供理论指导。