Исследование характеристик процесса горения метано-водородных топлив

摘要

Выполнены численные исследования характеристик процесса горения метано-водородных топлив, используемых в настоящее время в трубчатых печах некоторых нефтеперерабатывающих заводов, и проанализированы возможные проблемы, связанные с переводом существующих печей с природного газа на метано-водородное топливо. Исследовано влияние состава топливной смеси и связанных с ним температуры и излучательной способности продуктов горения, а также температуры стенок камеры сгорания, средней длины пути луча и тепловыделения на изменение радиационного теплового потока. Концентрация метана в топливе варьировалась от 0 до 100%. Исследования проводились как при произвольно задаваемых температурах газа, так и при эффективных температурах, определяемых на основании решения системы уравнений при различных теплонапряженностях камеры сгорания и зависящих от адиабатической температуры горения и температуры на выходе из камеры. Получена аппроксимационная зависимость для оценки степени изменения радиационного теплообмена в радиантной камере печи при переходе на топливо с большим содержанием водорода. В связи с невозможностью использования приближенных формул, рекомендованных нормативным методом теплового расчета котлов для определения излучательной способности газа, ограниченных соотношением парциальных давлений водяного пара и диоксида углерода в продуктах горения (p_(H_2O)/p_(CO_2)= 0.2-2.0), в настоящей работе применялись непосредственно данные Хоттеля. Исследовано также влияние состава метановодородного топлива на равновесную концентрацию оксидов азота.