Combustion and Flame · 2026
揭示氨—甲烷扩散火焰中的NO生成机制
Formation of NO in counterflow diffusion flames of ammonia-methane: Spatially-resolved measurements and kinetic analysis
氨与天然气协同利用是工业燃料低碳转型的重要路径，氮氧化物控制是其中的关键。研究揭示掺氨火焰中的 NO 生成机理，为清洁燃烧提供依据。
研究动机
氨与天然气混烧可为工业供热提供逐步替代化石燃料的路径，但燃料中的氮会带来NO排放问题。既有基础研究多关注预混火焰，而工业炉常采用非预混燃烧。本研究针对对冲扩散火焰定量数据不足的问题，考察混合方式和火焰结构如何改变NO生成规律。
研究方法
在对冲燃烧器中调节燃料掺氨比例、氧化剂含氧量和喷口流速，利用陶瓷微探针取样与中红外激光吸收光谱测量NO轴向分布，并测量火焰温度。结合详细化学反应模拟、敏感性和反应路径分析，解释实验趋势与自由基空间分布之间的关系。
主要结论
- 在含氧28%、喷口流速20厘米/秒条件下，NO峰值随掺氨比例单调上升；机理分析表明，经HNO中间体生成NO的燃料氮路径是这一趋势的重要原因。
- 在所研究的纯氨火焰中，提高应变率虽降低温度，却增加NO峰值；机理分析将其与OH和NH₂反应区域重叠增强联系起来，这一规律与纯甲烷火焰相反。
- 在纯燃料对比工况中，富氧使氨和甲烷火焰的 NO 均增加，但纯氨火焰的响应弱于纯甲烷火焰，反映了两者不同的 NO 生成机制。
论文信息
Combustion and Flame · 2026 · 288 · 114970
论文来源（DOI）