文章编号：1006-3080(2023)04-0457-08DOI:10.14135/j.cnki.1006-3080.20220430001不同稀释剂条件下甲烷非催化部分氧化数值模拟杨梦如1，仇鹏1，许建良1，代正华1,2，王辅臣1（1.华东理工大学资源与环境工程学院,上海市煤气化工程技术研究中心,上海200237；2.新疆大学化工学院,乌鲁木齐830046）摘要：以工业装置中O2与CH4体积比为0.69的操作条件为基础，使用ANSYSFluent16.1进行数值模拟，采用基于雷诺平均方程(RANS)的Realizablek-ε湍流模型，以及涡耗散概念(EDC)模型耦合GRI3.0详细化学反应机理来模拟转化炉内湍流燃烧与化学反应过程。考察了3种稀释剂(N2、H2O、CO2)对转化炉内温度、自由基(·OH、·CH2O)分布以及炉膛火焰反应区分布的影响。结果表明：N2和H2O稀释对转化炉内温度、自由基及反应区分布的影响差别很小，CO2稀释的影响最显著。在CO2稀释下，炉膛内的最高火焰温度降低了约50K；·OH和·CH2O自由基峰值分别降低了约33.0%和24.5%。此外，CO2稀释的3种不同效应对转化炉内温度和自由基分布的影响大小依次为：稀释效应>热效应>化学效应。关键词：非催化部分氧化；稀释剂；CO2稀释；火焰温度；化学效应中图分类号：TE646文献标志码：A非催化部分氧化(Non-catalyticPartialOxidation)是天然气、焦炉气等气态烃生产合成气的重要工艺，合成气中H2与CO的体积比约为2，适用于油品、甲醇、乙二醇等的生产，已得到广泛的工业应用[1]。但在实际生产过程中，气态烃在纯氧环境下剧烈复杂的燃烧反应导致转化炉内的温度较高，喷嘴和耐火砖易烧蚀，使其寿命缩短[2]。因此，降低炉内最高温度对非催化部分氧化转化炉装置的长期稳定运行至关重要。CO2的捕集及利用(CarbonCaptureandUtilization，CCU)技术被广泛认为是在全球范围内减少温室气体排放的有效途径[3]，合理地利用CO2气体对工业生产具有很大的环保意义。近年来，CO2等气体对调节气体产物组成、研究火焰稳定性、改善系统的温度分布等方面的影响也得到了广泛关注[4-5]。在工业燃烧系统中，常见的稀释剂有N2、CO2、H2O等。杨曹立等[6]以甲烷为燃料，考察了CO2作为稀释剂对双通道烧嘴的甲烷非催化部分氧化转化炉内烧嘴端面温度的影响，结果表明CO2稀释可以降低反应速率，降低烧嘴端面温度。栾聪聪等[7]基于WSR（Well-StirredReactor）反应器，利用数值模拟的方法考察了不同物质的量之比和不同稀释剂(CO2、H2O)条件下CH4的燃烧反应特性，研究表明CO2和H2O的稀释介质会降低反应器内的温度，增大温和燃烧...
