气体燃料再燃对NOx还原的影响 （二）

3　计算结果与分析

　　本文采用适于求解刚性微分方程的Gear^［5］法对给定初始条件的化学反应速度方程进行了求解，从而可以分析再燃燃料组分、再燃区空气过剩系数和温度对NOx再燃过程的影响。
3.1　燃料组分的影响
　　图2给出了三种气体燃料作为再燃燃料时NOx浓度随反应时间的变化过程。由图中可见，用甲烷作为再燃燃料时，在所有α范围内，NOx首先大量被还原，但随后烟气中的NOx浓度又会逐渐升高。因此，选择合适的再燃时间就显得非常重要。用C₂H₂和C₂H₄作为再燃燃料时未发现有类似于CH₄的特性。比较三种燃料可知，选用CH₄做再燃燃料时，其对NOx的再燃效果比C₂H₂和C₂H₄的再燃效果好。对于所选择的三种再燃燃料，再燃区空气过量系数越小，NOx的还原率越大。当α＞0.7以后，所有三种燃料对NOx的再燃效果都不明显，这可能是因为在这样的条件下不容易形成、并保持一定浓度的CH_i基。

图2　不同组分在α＝0.2-1.0条件下对NO的再燃过程(α沿箭头方向增大)

3.2　空气过剩系数的影响
　　再燃区空气过量系数对NOx的再燃过程有很大的影响。图3a给出了再燃区最低NOx浓度随再燃区空气过量系数的变化。与图3a对应的NOx最大还原率随再燃区空气过量系数的变化如图3b所示。由图中可见，随着再燃区空气过量系数的增大，NOx的还原率减小，但是，在所有的α范围内，甲烷对NOx的还原率都远远高于C₂H₂和C₂H₄，且其NOx还原率高于50%。C₂H₂和C₂H₄作为再燃燃料时，NOx还原率比较低，即使在较小的空气过量系数下也不超过30%。这与我们的想象相差甚远。因为NOx的还原主要是由于NOx与形如CH和CH₂等的碳氢基发生还原反应的结果。而表面看来C₂H₂和C₂H₄更易于形成这样的碳氢基，但是计算发现并不是这样的。由图3可以看出，三种燃料的再燃效果从大到小依次为CH₄、C₂H₂、C₂H₄。

图3　空气过剩系数对NOx还原率的影响

3.3　再燃燃料中含氮组分的影响
　　为了研究含N组分对NOx再燃的影响，在α＝0.7、再燃温度等于1100℃的条件下研究了三种再燃燃料有、无含氮组分对NOx再燃的影响。图4给出了在这种情况下的计算结果。由图可见，当再燃燃料中存在含N组分时，其再燃特性有明显的差别。

图4　再燃燃料中含氮组分对NO再燃特性的影响

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