第４０卷 第６期
２０１２年 ６月
华 中 科 技 大 学 学 报 （自 然 科 学 版）
Ｊ ．Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖ ．ｏｆ Ｓｃｉ ．＆ Ｔｅｃｈ ．（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏｌ ．４０ Ｎｏ ．６
Ｊｕｎ ． ２０１２
收稿日期 ２０１１‐０８‐３１ ．
作者简介 赵 然（１９８１‐） ，男 ，讲师 ，Ｅ‐ｍａｉｌ ：ｒａｎｚｈａｏ ．ｈｕｓｔ＠
ｇ
ｍａｉｌ ．ｃｏｍ ．
基金项目 国家自然科学基金资助项目 （５０５２５６１９ ，５０９７６０４１ ，５１０７８１６３ ，５０９７６０８１） ．
Ｏ
２
／ＣＯ
２
气 氛 下 着 火 延 迟 特 性 影 响 因 素 分 析
赵 然
１ ，２
刘 豪
２
钟孝蛟
２
邱建荣
２
（１ 武汉纺织大学环境工程学院 ，湖北 武汉 ４３００７３ ；
２ 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室 ，湖北 武汉 ４３００７４）
摘要 采用详细化学反应动力学方法研究了 ３ 种烷烃燃料（正戊烷 、正己烷和正庚烷）在 Ｏ２ ／ＣＯ２ 气氛及空气
气氛下的着火延迟特性 ，探讨了初始温度为 １ ０００ ～ １ ３５０ Ｋ ，压力为 １ ．６ ～ ４ ．０ Ｍ Ｐａ ，过氧系数为 ０ ．７ ～ １ ．３ 条
件下 ，不同燃烧气氛 、ＣＯ
２
体积分数 、温度 、压力 、过氧系数等因素对 ３ 种烷烃燃料着火延迟的影响规律 ．结果
表明 ：在相同初始 Ｏ
２
体积分数条件下 ，高 ＣＯ
２
体积分数气氛下 ３ 种烷烃燃料的着火延迟时间比空气气氛下
明显延长 ；随着燃烧系统中初始 ＣＯ
２
体积分数的增加 ，３ 种烷烃燃料的着火延迟时间进一步增加 ，Ｏ
２
／ＣＯ
２
气
氛下出现着火延迟现象不仅与 ＣＯ
２
的热物性有关 ，还与燃烧系统内 ＣＯ
２
的化学反应动力学作用有关 ．
关键词 氧燃烧 ；着火延迟 ；燃烧特性 ；二氧化碳 ；化学反应动力学
中图分类号 ＴＱ０３８ 文献标志码 Ａ 文章编号 １６７１‐４５１２（２０１２）０６‐０１０９‐０４
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｄｅｌａｙ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｕｎｄｅｒ Ｏ
２
／ＣＯ
２
ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ
Ｚｈａｏ Ｒ ａｎ
１ ，２
Ｌ ｉｕ Ｈ ａｏ
２
Ｚｈｏｎ
ｇ
Ｘ ｉａｏ
ｊ
ｉａｏ
２
Ｑｉｕ Ｊｉａｎｒｏｎ
ｇ
２
（１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｕｒｂａｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ，Ｗｕｈａｎ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ，Ｗｕｈａｎ ４３００７３ ；２ Ｓｔａｔｅ
Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｄｅｔａｉｌｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｄｅｌａｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ
ｔｈｒｅｅ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｆｕｅｌｓ （ｎ‐
ｐ
ｅｎｔａｎｅ ，ｎ‐ｈｅｘａｎｅ ，ｎ‐ｈｅｐｔａｎｅ） ｕｎｄｅｒ ｈｉｇｈ Ｏ
２
／ＣＯ
２
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｉｒ
ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ，ＣＯ
２
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ，ｔｅｍｐｅｒａ‐
ｔｕｒｅ ，
ｐ
ｒｅｓｓｕｒｅ ，ａｎｄ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅ ｒａｔｉｏ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ １ ０００ ～ １ ３５０
Ｋ ，ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ １ ．６ ～ ４ ．０ ＭＰａ ，ａｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅ ｒａｔｉｏ ｒａｎｇｅ ｏｆ ０ ．７ ～ １ ．３ ．Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ
ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ Ｏ
２
ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ，ｔｈｅ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｕｎｄｅｒ ｈｉｇｈ ＣＯ
２
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ａｒｅ ｍａｒｋｅｄｌｙ ｌｏｎｇｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｕｎｄｅｒ ｏｒｄｉｎａｒｙ ａｉｒ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ．Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ
ｉｎｉｔｉａｌ ＣＯ
２
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃａｎ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｄｅｌａｙ ｐｈｅｎｏｍｅ‐
ｎｏｎ ｄｕｒｉｎｇ Ｏ
２
／ＣＯ
２
ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｒｅｌａｔｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ＣＯ
２
′ｓ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｆｆｅｃｔ ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｒｅｌａｔｅｓ
ｔｏ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｋｉｎｅｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ＣＯ
２
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｏｘｙ‐ｆｕｅｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ；ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｄｅｌａｙ ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ；ＣＯ
２
；ｃｈｅｍｉｃａｌ ｋｉｎｅｔｉｃｓ
氧燃烧 （Ｏ
２
／ＣＯ
２
）作为一种能够综合控制
ＣＯ
２
，ＳＯ
２
和 ＮＯ
ｘ
等燃煤污染物排放的新一代燃
烧技术 ，受到了广泛关注
［１‐２］
．ＣＯ
２
作为代替 Ｎ
２
的环境气氛 ，燃烧气氛的物理化学性质与空气气
氛下有着较大的不同 ．这些差异都直接导致了
Ｏ
２
／ＣＯ
２
燃烧方式和常规燃烧方式下燃烧特性的
不同 ，了解 Ｏ
２
／ＣＯ
２
燃烧方式下的基本特性也就
变得非常重要 ．针对氧／燃料燃烧方式下对燃烧过
程中燃烧特性造成的影响 ，国内外学者做了一定
的基础研究 ．文献 ［３‐１０］研究了 Ｏ
２
／ＣＯ
２
和 Ｏ
２
／
Ｎ
２
气氛下不同燃料的着火延迟特性 ，结果表明在
Ｏ
２
／ＣＯ
２
气氛下 ，着火发生延迟 ．产生着火延迟的
原因主要被归结为氧燃烧气氛下 ＣＯ
２
的高比热
容和低扩散性等物理原因 ．高体积分数 ＣＯ
２
气氛
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weixin_38662122
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