天然气掺氢引起的回火倾向：对运行与几何参数的敏感性
流体动力学
2025-02-06 v2
摘要
氢作为一种有前景的选项，可在保留基于燃烧的转换系统的同时替代天然气，从而促进各行业的脱碳。然而，相较于天然气其更高的反应性引入了显著的回火风险。本研究探讨了运行与几何参数对多缝燃烧器在氢气-甲烷-空气混合气供给下回火现象的影响。为此，考虑流体与固体壁面间共轭传热的瞬态数值模拟，与基于广义多项式混沌的随机敏感性分析相耦合。这使得能在氢含量、当量比与缝宽参数空间内，利用有限次数值模拟推导出回火速度与燃烧器温度的综合图谱。此外，我们评估了不同参数及其交互作用对回火倾向的影响。所探究范围涵盖高度富氢的稀薄混合气，体积分数从80%到100% H2，当量比从0.5到1.0。我们还考虑了终端用户设备燃烧器中典型的缝宽，从0.5 mm到1.2 mm。研究强调了优先扩散在参数变化时影响回火物理与倾向的主导作用，包括因Soret效应导致的燃烧板附近显著富集。这些发现有望推动穿孔燃烧器的设计与优化，使其在实际终端用户应用中安全高效运行。
引用
@article{arxiv.2311.18441,
title = {Flashback propensity due to hydrogen blending in natural gas: sensitivity to operating and geometrical parameters},
author = {Filippo Fruzza and Rachele Lamioni and Alessandro Mariotti and Maria Vittoria Salvetti and Chiara Galletti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.18441},
year = {2025}
}