基于冷焰动力学的燃料低温部分氧化重整研究

作     者：梁志康 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苟小龙

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 

主      题：燃料重整 冷焰 二甲醚 正庚烷 

摘      要：为提高化石能源的转化效率,降低能源转化过程中的污染物排放,燃烧过程的有效调控成为了国内外学者研究的重中之重。燃料重整技术能根据不同工况的特点来调整燃料的品质,被视为是实现清洁燃烧、提高燃料效率的最有效的手段之一。然而,当前常用的重整技术普遍存在着重整产物单一、过于依赖贵金属催化剂等问题,大大制约了燃料重整技术的推广应用。在该背景下,本文提出并设计了一种基于冷焰燃烧动力学的新型无催化燃料低温重整方法及系统。主要工作和成果如下:（1）对二甲醚低温部分氧化重整进行了实验与数值模拟,研究了不同初始温度、当量比和混合物流速对二甲醚低温部分氧化重整效果的影响。结果表明,由于负温度系数（Negetive temperature coefficitent,NTC）现象的存在,初始温度的提高会使二甲醚的转化率存在一个最佳的初始温度范围;当量比的提高会改变重整产物的组分结构,在当量比为2～6的范围内二甲醚的转化率逐渐降低;燃料/氧化剂混合物流速不仅影响重整转化率,还直接影响冷焰燃烧过程的稳定性,是实现二甲醚高效重整的关键。（2）采用实验与数值模拟相结合的方法,研究了不同初始温度、当量比和混合物流速对正庚烷低温部分氧化重整效果的影响。结果表明,正庚烷的低温部分氧化重整过程会受到NTC效应的影响,导致正庚烷的转化率具有两个峰值,而总体上呈现出先升高后降低的趋势;在当量比为1.5～5的范围内,正庚烷的转化率逐渐降低;燃料/氧化剂混合物流速直接影响了正庚烷低温重整的稳定性,并且对火焰面所处的轴向位置影响较大,但对冷焰温度及正庚烷的转化率影响较小。通过本文研究,获得了二甲醚、正庚烷的低温部分氧化数据,明确了其低温重整过程关键反应路径,对深入认识重整机制创造了条件。本文工作证明了基于燃料冷焰的低温部分氧化重整的可行性,为燃料重整提供了一种新的思路。