崔雨辰，段浩，吴筱敏,2，相楠

（1 西安交通大学能源与动力工程学院，陕西 西安 710049；2 陕西理工学院陕西省工业自动化重点实验室，陕西 汉中 723001；3 启帆公司，北京 100076）

引 言

天然气的主要成分是甲烷（CH4），其所占的体积含量在80%～90%甚至更高，是自然界作为气体燃料存在的唯一化石燃料。天然气凭借其储量丰富、运行成本低、排放性能优良、安全性高等优势已经被广泛应用于锅炉、汽车发动机等诸多工业领域，这也预示着在未来不久天然气将超越石油成为世界第一大能源，但是扼制天然气经济性能提升的一大瓶颈就是其在贫燃条件下存在着着火延迟、燃烧速率低和稳定性差等缺点。为改善天然气贫燃特性，许多学者提出了天然气掺氢燃烧[1-3]、湍流燃烧[4]等解决方案。

电场辅助燃烧是一种新型燃烧技术，对其原理的解释目前主要有如下两种：第一，离子风效应，即化学电离产生的带电离子（CHO+、H3O+、CH5O+、OH-、O-等）和电子在电场的作用下定向运动，在运动过程中与中性粒子发生碰撞并传递能量，从而产生近似电场方向的大规模的粒子定向迁移。第二，电场直接作用于化学反应动力学，即N2分子与电子碰撞后被激发到振荡级[N2(υ=0)+e→N2(υ＞0)+e]，受激发振荡的氮气分子可将其振荡能量传递给氧气分子[N2(υ)+O2(υ'=0)→N2(υ-1)+O2(υ'=1)]，这种受振荡激励的氧气分子可以增大火焰中分支反应的反应速率[H2+O2(υ'=1)→OH+O]。电场辅助燃烧被广泛认为可以增加火焰稳定性[5-8]、提高火焰速度[9-11]以及减少碳烟排放[12-13]。Kim 等[14]研究了交流电场频率对丙烷空气喷焰稳定特征参数和吹熄速率的影响，发现交流电场可以扩展火焰稳定区域。……