刘倩，郑洪涛，杨仁，陈曦

(哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，哈尔滨黑龙江150001)

化学回热循环燃气轮机(CRGT)作为一种先进循环燃气轮机，其热效率由简单燃机的35.04%～40.1%增加到46.5% ～51.3%，NOx等污染物排放由几百微降低到十几微甚至1×10-6以下［1-2］。化学回热器作为CRGT的核心部件，通过强吸热的燃料蒸汽重整方式增加余热利用深度。目前，工业用甲烷蒸汽重整反应需要在高温(700～900℃)高压(2～3 MPa)的条件下在催化剂表面进行，为了和CRGT涡轮排气余热温度(350～500℃)相吻合，选择一种新的催化方式显得尤为重要。与传统的热化学方法相比，等离子体辅助甲烷蒸汽重整具有反应速度快、反应温度低、装置体积小、启动快等优点［3-4］。因此作者提出了采用介质阻挡放电(DBD)低温等离子体催化燃料蒸汽重整技术用于化学回热器设计的新思路。由于DBD具有明显的非平衡特性，为了提高目的产物的收率以提高能源利用率，需要对DBD催化蒸汽重整的反应机理进行研究。目前国内外学者在数值研究方面有了一定进展，主要建立了纯流体加热模型［5］、Fluid 模型［6］、0维替代模型［7］、汤生(Townsend)电离模型［8］等。上述学者多对DBD催化甲烷偶联、部分氧化或二氧化碳重整等进行了数值研究，而对DBD催化甲烷蒸汽重整的数值研究较少。

考虑到水蒸气的来源问题，目前学者通过实验主要研究了水浴温度(120℃左右)下等离子体催化甲烷蒸汽重整特性［9-10］。而在化学回热循环燃气轮机中，蒸汽通过蒸汽发生装置产生，含量充足，因此研究高蒸汽流量下的等离子体催化甲烷蒸汽重整情况显得十分必要。……