隨著清潔燃煤技術(shù)的發(fā)展，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）被普遍認(rèn)為是一種高效、潔凈、低排放的燃煤發(fā)電技術(shù)。煤氣化后形成的合成氣，其主要成分是H2和CO，以及不可燃的惰性氣體如N2、CO2和水蒸氣等。但不同的氣化煤種和氣化方法使得到的合成氣組分多變，影響了合成氣在現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)中的應(yīng)用，為燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

    燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室設(shè)計(jì)需要基于燃料的基本性質(zhì)及燃燒特征，而層流火焰?zhèn)鞑ニ俣染褪窃O(shè)計(jì)燃燒室的重要基礎(chǔ)參數(shù)之一，它包含反應(yīng)、擴(kuò)散、放熱、回火、吹熄、火焰空間分布、不穩(wěn)定性等重要信息，對(duì)于燃燒室中的穩(wěn)焰設(shè)計(jì)、燃燒組織以及抑制燃燒振蕩均具有重要意義。所以，準(zhǔn)確獲得層流火焰?zhèn)鞑ニ俣龋瑢?duì)于中低熱值燃料燃燒室設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，是大力發(fā)展清潔煤燃燒技術(shù)的關(guān)鍵一環(huán)。

    在國(guó)家“863”項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)驗(yàn)室依托自行研制的國(guó)內(nèi)首套雙腔泄壓式高壓球形燃燒器開(kāi)展了合成氣層流火焰燃燒特性的一系列研究，得到了高溫高壓下不同當(dāng)量比、不同H2/CO比例、不同稀釋氣體稀釋率下的層流火焰速度以及馬克斯坦長(zhǎng)度，分析了不同工況下現(xiàn)有合成氣機(jī)理的適用性以及火焰的穩(wěn)定性，同時(shí)討論了合成氣中稀釋氣體的化學(xué)作用對(duì)于層流火焰特性的影響。

    研究結(jié)果表明，提高壓力會(huì)顯著降低火焰速度并增大火焰的不穩(wěn)定性；提高預(yù)熱溫度會(huì)增大火焰速度，同時(shí)在不同工況下會(huì)對(duì)火焰不穩(wěn)定性產(chǎn)生不同的影響；CO2不僅是惰性稀釋氣體，而且能夠直接參與基元反應(yīng)并對(duì)合成氣燃燒特性產(chǎn)生顯著的影響。這些研究結(jié)論為合成氣燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的設(shè)計(jì)提供了重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與理論依據(jù)。

    相關(guān)研究成果已在SCI期刊Fuel 和International Journal of Hydrogen Energy上發(fā)表，并有多篇論文被工程熱物理學(xué)報(bào)收錄。