بررسي تجربي تاثيـر رقيق‌سازي سوخت با رقيق‌كننده CO2 بر تشكيل آلاينده‌ها در شعله غيرپيش‌آميخته پروپان ـ هوا

Experimental investigation on the effect of CO2 diluents on pollutants emission in propane-air non-premixed flames

به دليل نقش اساسي اكسيدهاي نيتروژن (NOx) در تخريب لايه اُزن، تشكيل باران‌هاي اسيدي و همچنين مه‌دود فتوشيميايي، كنترل توليد اكسيدهاي نيتروژن يكي از مسايل كليدي در طراحي سيستم‌هاي احتراقي محسوب مي‌شود. اكسيد نيتروژن (NO) (كه مهمترين مكانيزم آن NO حرارتي مي‌باشد)، بخش عمده آلاينده NOx است. به علت حساسيت مكانيزم تشكيل NO حرارتي به دما، كاهش دماي شعله، يك راه حل علمي و عملي براي محدود كردن شكل‌گيري آن به حساب مي‌آيد. رقيق سازي سوخت، يكي از روش‌هاي كاهش‌ دماي محفظه احتراق و در نتيجه، كاهش تشكيل NO حرارتي است. هدف از تحقيق حاضر، مطالعه‌ آزمايشگاهي تاثير رقيق كننده CO2 بر‌ تشكيل آلاينده‌ NOx در شعله غيرپيش‌آميخته پروپان ـ هوا در يك محفظه احتراق است. نتايج آزمايشگاهي با ساخت كوره‌اي با محفظه‌ احتراق استوانه‌اي كه داراي تقارن محوري مي‌باشد، به دست آمده است. آزمايش‌ها براي مقادير مختلف نسبت هم‌ارزي از 7/0 تا 3/1 و دامنه وسيعي از نسبت‌هاي رقيق سازي انجام گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش نسبت رقيق‌سازي، حداكثر دماي شعله در محفظه احتراق، و تشكيل آلاينده‌ NOx به طور متوسط تقريباً 70% كاهش مي‌يابد.

Control of nitric oxides (NOx) is one of the key elements in designing combustion systems because of the important role on ozone layer destruction and smog formation. Because of the sensitivity of thermal NO mechanism to temperature, a practical and scientific method for thermal NO reduction is decreasing the flame temperature. Dilution is one way to reduce maximum temperature in the combustion chamber which in turn leads to a reduction in formation of the thermal NO. The aim of this paper is to present an experimental study of the effect of CO2 dilution on the formation of the pollutant NOx in the non-premixed flame of propane-air in the combustion chamber. The experimental results were obtained by designing a furnace with an axisymmetric cylindrical combustion chamber. The experiments were conducted with the equivalence ratios from 0.7 to 1.3 and various dilution ratios. The experimental results indicated that by increasing the extent of dilution, maximum temperature of the flame as well as emission of the pollutant NOx from the combustion chamber decrease.