分会场

高效清洁燃烧

摘要

带有尾气燃烧器的固体氧化物燃料电池（SOFC）系统因其较高的系统效率而颇具吸引力。然而，由于 SOFC 阳极废气（AOG）的热值较低，因此很难在尾气燃烧器中实现稳定燃烧。本研究首次揭示了在实际 SOFC 运行条件下，基于平面火焰燃烧器的 SOFC 尾气利用的复杂性。结果表明，在稳定燃烧边界内火焰形态呈现平面火焰，在稳定燃烧边界以下和以上分别呈现不稳定闪烁和随机起皱火焰。在较低的 SOFC 燃料利用率和较高的当量比条件下，稳定燃烧区扩大到更宽的流量范围。实验测量了不同 AOG 的绝热层流火焰速度（SL,0）和燃烧产物氮氧化物分布，并进一步利用这些数据验证了 GRI3.0 和 USC-Mech 详细化学动力学机理。两种机理都定性地捕捉到了实验结果的趋势，并在贫燃条件和较高燃料利用率下显示出更好的定量一致性。灵敏性分析表明，在所有燃料利用率和当量比条件下，SL,0 对氢化学更敏感，但在化学计量条件下，则转向甲烷化学。在燃烧器上方的不同高度，氮氧化物浓度随当量比的增加而增加，与机理计算结果先符。路径分析凸显了在贫燃和化学计量条件下，通过 N2 + O <=> NO + N 形成热力型 NO 的主要路径。模拟结果与实验结果之间的明显差异凸显了所选机理在表示 AOG 方面的劣势，尽管这些机理已在发动机相关条件下得到了广泛验证。

关键词

固体氧化物燃料电池;阳极尾气;平面层流预混火焰;排放特性;化学动力学模型

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