合成气是一种富氢燃料,作为煤气化技术的产物,主要是由H2、CO组成,还包含N2、CO2、H2O、CH4以及其他高阶碳氢化合物,它的具体成分取决于燃料来源和合成气生产工艺。合成气成分复杂,这阻碍了合成气的广泛应用,给相关燃烧设备的设计和运行带来困难。合成气的主要燃料成分为H2和CO,因此可以有效降低燃烧尾气中SOx的生成,但合成气的绝热燃烧温度高,易生成NOx污染物,目前有关合成气燃烧尾气中NOx排放控制的研究仍在探讨和完善之中。基于这样的研究背景,本文搭建了实验室规模的小型合成气燃烧实验系统并建立了相应的数学模型,通过实验和数值模拟相结合的方法研究了 H2/CO扩散火焰的燃烧特性和污染生成情况。主要工作包括以下几个方面:通过建立合成气/空气同向轴对称扩散燃烧的实验系统,实验研究了合成气同向轴对称扩散火焰在不同H2/CO比、不同稀释剂种类和不同稀释剂浓度条件下的NO排放特性;通过对同向轴对称合成气扩散火焰的数值模拟,计算了燃料侧添加不同稀释剂的情况下燃烧温度、自由基以及NO的变化,并将NO的数值模拟结果与实验数据比较,取得比较满意的结果,且在此基础上考察了压力对合成气燃烧的影响。实验结果和数值模拟结果表明:增加H2/CO比会使NO的排放指数增加,且在随着压力的增加,NO的排放量也会增加。添加三种稀释剂都会使得合成气火焰峰值温度下降,温度变化幅度由大到小的顺序为:CO2>N2>CH4。CO2和N2稀释可以降低合成气火焰中NO的生成量,但CH4稀释会增加合成气火焰中NO的生成量。本文所研究的内容不仅有助于揭示合成气燃烧中NO形成的机理,而且促进了稀释燃烧在控制NOx排放方面的实际应用,为合成气的燃烧应用提供了宝贵的基础数据。