工程热物理所揭示合成气层流火焰燃烧特性

　　随着清洁燃煤技术的发展，整体煤气化联合循环（IGCC）被普遍认为是一种高效、洁净、低排放的燃煤发电技术。煤气化后形成的合成气，其主要成分是H2和CO，以及不可燃的惰性气体如N2、CO2和水蒸气等。但不同的气化煤种和气化方法使得到的合成气组分多变，影响了合成气在现有燃气轮机中的应用，为燃气轮机燃烧室设计带来了新的挑战。

　　燃气轮机燃烧室设计需要基于燃料的基本性质及燃烧特征，而层流火焰传播速度就是设计燃烧室的重要基础参数之一，它包含反应、扩散、放热、回火、吹熄、火焰空间分布、不稳定性等重要信息，对于燃烧室中的稳焰设计、燃烧组织以及抑制燃烧振荡均具有重要意义。所以，准确获得层流火焰传播速度，对于中低热值燃料燃烧室设计十分关键，是大力发展清洁煤燃烧技术的关键一环。

　　在国家“863”项目和国家自然科学基金的资助下，中国科学院工程热物理研究所燃气轮机实验室依托自行研制的国内首套双腔泄压式高压球形燃烧器开展了合成气层流火焰燃烧特性的一系列研究，得到了高温高压下不同当量比、不同H2/CO比例、不同稀释气体稀释率下的层流火焰速度以及马克斯坦长度，分析了不同工况下现有合成气机理的适用性以及火焰的稳定性，同时讨论了合成气中稀释气体的化学作用对于层流火焰特性的影响。

　　研究结果表明，提高压力会显著降低火焰速度并增大火焰的不稳定性；提高预热温度会增大火焰速度，同时在不同工况下会对火焰不稳定性产生不同的影响；CO2不仅是惰性稀释气体，而且能够直接参与基元反应并对合成气燃烧特性产生显著的影响。这些研究结论为合成气燃气轮机燃烧室的设计提供了重要基础数据与理论依据。

　　相关研究成果已在SCI期刊Fuel 和International Journal of Hydrogen Energy上发表，并有多篇论文被工程热物理学报收录。