席剑飞， 顾中铸， 袁 也， 张先鹏

(南京师范大学 能源与机械工程学院，江苏省能源系统过程转化与减排技术工程实验室，南京 210042)

合成气可由煤、生物质或废弃物在气化炉中进行气化、净化获得，其主要组分是H2和CO，次要组分是CO2、CH4、N2和H2O等[1-3]。由于大部分有害物质(如H2S、SOx、重金属和飞灰等)可在气化后的净化过程中去除，所以合成气是一种很有潜力的清洁能源，可部分替代天然气，用于燃气内燃机和燃气轮机[4-7]。

合成气中含有大量的H2，因而具有更快的燃烧速度和更高的火焰温度[8]，富氢合成气燃气轮机排放的NOx质量浓度远高于传统的天然气燃气轮机[9]。为了抑制合成气火焰中NOx的生成，可加入稀释剂以降低反应物体积浓度，进而降低火焰温度，如在燃烧过程中掺入CO2和H2O等，可有效降低合成气燃烧时NOx的生成量[10-11]。国内外学者对掺有稀释剂的合成气燃烧特性进行了研究。

Natarajan等[12]和Prathap等[13]分别研究了CO2和N2稀释剂对合成气层流火焰传播速度的影响，发现CO2和N2稀释剂均会降低燃烧释放的热量，并增大混合气的比热容，从而降低火焰温度和层流火焰的传播速度。Bhargava等[14]研究了燃烧室内加湿空气对火焰稳定性和尾气排放的影响，发现火焰温度的降低是导致NOx排放降低的主要因素，在火焰温度不变的条件下，加湿空气会降低O原子的质量浓度，进而导致NOx生成量下降。汤根土等[15]利用数值模拟方法探讨了CO2、H2O和N2稀释剂对合成气扩散火焰结构和NOx生成特性的影响，发现3种稀释剂减弱NO排放效果的顺序为CO2>H2O>N2。