Fuel and Combustion

Fuel and Combustion

Experimental Study of Performance Parameters and Emissions of Microturbine Combustion Chamber Fueled by Synthetic Gas

Document Type : Original Article

Authors
Hossein Ashini 1
sadegh Tabejamaat 2
Milad bastani 2
1 Aerospace Engineering Department, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran,
2 Department of Aerospace Engineering, Amirkabir University, Tehran, Iran
10.22034/jfnc.2024.479136.1409
Abstract
In this study, an experimental investigation was conducted on a microturbine combustion chamber to advance the research on practical applications of synthetic gas as an alternative fuel. The study examines the impact of synthetic gas fuel composition (CH4, CO, H2, and CO2) on the microturbine combustion chamber’s performance parameters, including temperature distribution, average outlet temperature, and emissions, and compares these results with those from natural gas combustion. The experimental results demonstrate that employing different fuel combinations with varying H2/CO ratios and diluent ratios leads to alterations in flame shape, position, and temperature, consequently affecting combustor performance parameters. The utilization of synthetic gas containing H2 results in a reduction of approximately 50% in NOx and 90% in CO emissions compared to natural gas. However, it also yields slower reaction rates and the formation of a broader flame in the combustion chamber's secondary zone, thereby increasing the average temperature by about 100 degree Celsius and the pattern factor up to 0.07 at the exit. Notably, augmenting the H2/CO ratio in synthetic gas mixtures significantly enhances the performance parameters of the combustor by accelerating reaction rates.
 
.
Keywords
Combustion chamber
Synthetic gas
Temperature distribution
Emission
Performance parameters

Subjects

در سال‌های اخیر، همراه با افزایش مستمر تقاضای انرژی، علاقه به منابع انرژی تجدیدپذیر به‌دلیل کاهش در دسترس بودن سوخت‌های فسیلی و نیاز همزمان به کاهش انتشار آلاینده‌ها، به‌طور قابل توجهی افزایش یافته است [1]. زیست توده (در کنار انرژی‌های هیدرولیک، باد و خورشیدی) از منابع بزرگ انرژی تجدیدپذیر است که اکنون برای تولید الکتریسیته در دنیا استفاده می‌شود [2]. به دلیل ردپای کربنی کمتر گاز سنتزی مشتق شده از زیست توده، نسبت به سوخت‌های فسیلی معمولی و در دسترس بودن زیاد زباله‌ها و زیست توده، امکان استفاده از گاز سنتزی در توربین‌های گازی و به‌ویژه میکروتوربین‌ها، توجه دانشگاهی و صنعتی فزاینده‌ای را در سال‌های اخیر به خود جلب کرده است [1]. سیستم‌های میکروتوربینی با توجه به انتشار آلاینده کم، هزینه‌های نگهداری پایین و انعطاف‌پذیری سوختی بالای آن‌ها، نقش مهمی در سناریوی تولید انرژی در آینده و به‌خصوص در سیستم‌های تولید توان پراکنده ایفا خواهند کرد [3].

سوخت‌های گازی به دست آمده از طریق فرآیندهای تبدیل مختلف زیست توده مانند تبدیل به گاز و تجزیه در اثر حرارت، به‌طور کلی به‌عنوان گاز سنتزی تعریف می‌شوند. سوخت‌های به‌دست‌آمده، بسته به (1) منبع زیست توده، (ب) تکنیک فرآوری و (ج) پارامترهای فرآیند تبدیل، می‌توانند بازه گسترده‌ای از ترکیبات و خواص متفاوتی را داشته باشند [1]. گاز سنتزی، معمولا از H2 و CO تشکیل شده و همه آن‌ها مقادیر متفاوتی از CH4 نیز در ترکیب خود دارند و ممکن است سایر هیدروکربن‌های درجه بالاتر را نیز داشته باشند. همچنین ممکن است سوخت‌های گاز سنتزی حاوی رقیق کننده‌هایی مانند CO2 و N2 با درصد بالا باشند [3].

ویژگی اصلی سوخت گاز سنتزی، ارزش حرارتی کمتر آن بوده و از مشخصه‌های انواع مختلف آن، نسبت H2/CO و نسبت رقیق‌کننده موجود در سوخت مانند کربن دی‌اکسید است. بعبارتی دیگر، ویژگی‌های احتراقی گاز سنتز منحصر به فرد نبوده و وابسته به ترکیب مخلوط سوخت است. در نتیجه، ترکیبات مختلف گاز سنتزی باعث تغییر قابل‌توجهی در ویژگی‌های شعله مانند سرعت شعله آرام [4]، زمان تأخیر اشتعال [5] و نرخ کرنش خاموشی شعله [6] می‌شود. بنابراین، تغییرات ترکیب سوخت اغلب منجر به ویژگی‌های احتراقی مختلفی شده که در کاربردهای عملی، اثرات متفاوتی ایجاد می‌کند و از این‌رو، استفاده از سوخت زیستی گاز سنتزی، مستلزم مطالعه دقیق مشخصات احتراقی شعله‌های گاز سنتزی در مقایسه با سوخت‌های معمولی برای مقابله با رفتار و عملکرد متفاوت آن‌ها در موتورهای توربین گازی و اصلاح محفظه احتراق جهت دستیابی به احتراق تمیز، کارآمد و قابل اعتماد است [7، 8].

تحقیقات گذشته نشان داده است که استفاده از گاز سنتزی می‌تواند بر ویژگی‌های احتراق مشعل میکروتوربین مانند شکل شعله، دمای محفظه احتراق و انتشار آلاینده‌ها تأثیر بگذارد. در سال‌های اخیر نیز تعدادی از مطالعات در مورد اثر ترکیب سوخت بر احتراق توربین گاز منتشر شده است و مطالعات مختلف بیان کرده‌اند که ترکیب گاز سنتزی تأثیر قابل توجهی بر شکل و اندازه شعله دارد [9]. دمای احتراق گاز سنتزی به ترکیبات قابل احتراق (هیدروژن، کربن مونوکسید و متان) و به ارزش حرارتی آن‌ها و وجود ترکیبات غیر قابل احتراق (بی‌اثر) در سوخت گاز سنتزی بستگی دارد. چول [10]، اثرات تغییر ترکیب سوخت گاز سنتزی H2/CO/CH4 را در یک محفظه احتراق توربین گازی نیمه‌پیش‌آمیخته بررسی کرده و گزارش کرد که ساختار شعله تحت تأثیر ترکیب سوخت و توان حرارتی محفظه تا حد زیادی تغییر می‌کند و بنابراین، روند دمایی لاینر محفظه نیز تا حد زیادی با دمای شعله متفاوت است. دمای شعله نیز مستقیماً با نسبت هم‌ارزی مرتبط بوده که وابسته به ترکیب سوخت است.

مطالعه چینیچی و همکاران [11] نشان داد که کاهش نسبت H2 در مخلوط گاز سنتزی، منجر به کاهش حداکثر عدد دامکوهلر، میانگین دمای گاز و نرخ واکنش شده و همچنین، ناحیه واکنشی را گسترش داده و آن را به خروجی نزدیک‌تر می‌کند. به این معنا که، حضور CO در مخلوط گاز سنتزی در مقایسه با مورد H2 خالص، به عنوان یک رقیق کننده عمل می‌کند. سوزاندن  CO نیاز به انرژی پیش‌گرمایش بیشتری برای شکستن پیوند کووالانسی C-O دارد که در نتیجه زمان پیش‌گرمایش طولانی‌تر و شعله دورتری در محفظه احتراق ایجاد می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که افزودن CO در احتراق پیش‌آمیخته هیدروژن به جابجایی و کشیده شدن شعله کمک می‌کند [12].

لوتاک و همکاران [1] رفتار شعله گاز سنتزی را متاثر از ارزش حرارتی آن دانسته و بیان کردند که با کاهش ارزش حرارتی مخلوط سوخت گاز سنتزی، پروفیل شعله پراکنده‌تر شده و با افزایش ارزش حرارتی مخلوط سوخت و با کمتر شدن غلظت گونه‌های غیرفعال در گاز سنتزی، حداکثر دمای شعله بیشتر خواهد بود. ارزش حرارتی مخلوط سوخت در پایداری نیز موثر است و بیان شده است با کمتر شدن ارزش حرارتی، مقدار حدی پایداری شعله نیز به‌طور قابل توجهی کاهش می‌یابد [13].

نیکولوسی و رنزی [3] با شبیه‌سازی عددی محفظه احتراق میکروتوربینی که توسط گاز طبیعی و گاز سنتزی تغذیه می‌شود، بیان کردند که افزایش دبی جرمی سوخت با استفاده از گاز سنتزی، ساختار جریان در ناحیه اولیه و همچنین توزیع دما و دمای نهایی گازهای خروجی از محفظه احتراق را تغییر می‌دهد. شیه [14] با بررسی عددی عملکرد احتراق یک میکروتوربین گازی نوآورانه برای سوخت‌های گاز سنتزی H2/CO نشان داد که با افزایش سرعت پاشش سوخت با جایگزینی گاز سنتزی با سوخت متان، شعله با دمای بالا به پایین دست رانده شد.

سرعت شعله آرام مخلوط سوخت نیز نقش مهمی در توضیح خواص احتراقی سوخت دارد و پایداری شعله و نرخ سوختن شعله را تعیین می‌کند [13]. بررسی‌ها نشان می‌دهد که سرعت سوختن آرام مخلوط گاز سنتزی نیز به شدت به نسبت هرکدام از اجزای سوخت، رقیق‌کننده‌ها، نسبت هم ارزی، دمای اولیه و فشار مخلوط بستگی دارد [15]. نتایج تجربی و شبیه‌سازی نشان داده است که سرعت شعله آرام مخلوط گاز سنتزی، با افزایش درصد H2 در مخلوط سوخت، به‌صورت قابل‌توجهی بیشتر می‌شود [15]، در حالی که کاهش شدید سرعت شعله آرام را می‌توان با افزایش نسبت CO2 مشاهده کرد [16].

مطالعات مختلفی به‌صورت تجربی و عددی تأثیر رقیق‌سازی مخلوط‌های گاز سنتزی با CO2 در کاربردهای مرتبط با توربین گاز را بررسی می‌کنند [17،18]. گاز رقیق‌کننده عمدتا از طریق سه عامل بر احتراق تأثیر می‌گذارد. (1) اثر رقیق‌سازی، ناشی از جایگزینی رقیق‌کننده به جای واکنش‌دهنده که به معنای کاهش غلظت سوخت است (2). اثر حرارتی که افزایش ظرفیت گرمایی ویژه مخلوط ناشی از افزودن رقیق‌کننده است و باعث می‌شود رقیق‌کننده بخشی از انرژی آزاد شده توسط واکنش شیمیایی را جذب کرده و دمای احتراق را کاهش دهد. (3) اثر شیمیایی که به واکنش رقیق‌کننده با برخی رادیکال‌های آزاد اشاره دارد و باعث تغییر جهت برخی از واکنش‌های شیمیایی می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که اثر رقیق‌سازی، اثر غالب و به دنبال آن اثرات حرارتی و شیمیایی است [19]. پیگناتلی و همکاران [7] نیز در مطالعه اخیر خود نشان دادند که محدوده عملکردی شعله‌های گاز سنتزی به‌طور قابل‌توجهی تحت‌تأثیر رقیق‌سازی با CO2 قرار می‌گیرد.

چن و همکاران [13] با شبیه‌سازی عددی احتراق پیش‌مخلوط CH4/CO/H2/N2 نشان دادند که غلظت رادیکال‌های H، O و OH تأثیر مثبتی بر سرعت شعله آرام دارد. واکنش احتراقی H2 شدیدتر از CH4 و CO بوده، همیشه بر واکنش CH4 و CO اولویت داشته و با افزایش محتوای رقیق کننده آشکارتر می‌شود [8]. همچنین، در آزادسازی حرارت و سینتیک شیمیایی، در حالی که سرعت شعله آرام CH4 نسبتا کم است ولی نسبت به CO، تأثیر بیشتری بر دمای احتراق داشته و در مقایسه با CO، CH4 دمای آدیاباتیک بیشتر و سرعت شعله آرام کمتری دارد.

همچنین چول [10] نشان داد که انتشار آلاینده‌های NOx و CO تا حد زیادی بسته به ترکیب سوخت تغییر می‌کند. همچنین، چول بیان می‌کند که مقدار انتشار آلاینده‌ها، وابستگی واضح خطی یا نمایی با ترکیبات گاز سنتزی ندارد که به دلیل مشخصات فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد مخلوط حاصل از اجزای سوخت گاز سنتزی است. همچنین، ساختارهای شعله حساس به ترکیب سوخت، ارتباط نزدیکی با اوج دمای شعله و زمان اقامت در ناحیه با دمای بالا داشته که در نتیجه بر تشکیل NOx و CO تأثیر می‌گذارد.

مشاهدات کیفی نشان داده است که علت اصلی رفتارهای انتشار NOx، دما و ساختار شعله است که به‌طور مستقیم با زمان اقامت در شعله مرتبط است [10]. نیکولوسی و رنزی [3] کاهش انتشار NOx را با مصرف گاز سنتزی گزارش کرده و آن را به کاهش فعالیت مکانیسم حرارتی به‌واسطه دمای کاری پایین‌تر محفظه مرتبط دانستند. عمار و فراق [20] نیز انتشار کمتر NO را با مصرف گاز سنتزی در مقایسه با گاز طبیعی گزارش کردند ولی بیان کردند که با افزایش محتوای هیدروژن مخلوط سوخت گاز سنتزی، انتشار NO افزایش می‌یابد. علاوه بر این، برای گاز سنتزی انتشار کمتر CO2 و افزایش انتشار CO در مقایسه با سوخت گاز طبیعی، گزارش شد که با افزایش نسبت هیدروژن، CO2 خروجی کم می‌شود. افزودن رقیق کننده CO2 به مخلوط متان و هیدروژن می‌تواند به‌طور موثری انتشار اکسیدهای نیتروژن را با کاهش دمای احتراق کاهش دهد [7].

در مطالعات نیکولوسی و رنزی [3] همچنین غلظت کم CO حاصل از احتراق هر دو گاز طبیعی و گاز سنتزی به سبب هوای اضافی بسیار بالا و زمان اقامت مناسب مخلوط در ناحیه اولیه حاصل شد. اگرچه مطالعات فراوانی افزایش انتشار کربن مونوکسید را با مصرف گاز سنتزی گزارش کرده‌اند [1، ‌20]. کامرتی و همکاران [21] محفظه میکروتوربین گازی را مورد بررسی عددی قرار دادند و آن‌ها نیز هنگام استفاده از گاز سنتزی، کنترل موثر نیتریک اکسیدها و انتشار زیاد کربن مونوکسید را گزارش کرده و آن را نتیجه کاهش شدید دما در منطقه اختلاط سریع در نظر گرفته که از اکسیداسیون مجدد کامل CO جلوگیری می‌کند.

میکروتوربین‌های گازی عمدتاً برای تغذیه با گاز طبیعی طراحی شده‌اند و استفاده از گاز سنتزی به‌عنوان سوخت، هنوز به سطحی از بلوغ فناوری نرسیده است که امکان انتشار گسترده در بازار را فراهم کند. اگرچه مطالعات بنیادین و کاربردی قبلی به پیشرفت فنی در احتراق گازهای سنتزی متداول دست یافتند، ولی به‌دلیل رفتار احتراقی بسیار غیرخطی گاز سنتزی ناشی از حضور گونه‌های مختلف و به ویژه H2 در آن، بسیاری از مسائل کاربردی حل نشده باقی مانده و سوالات جدی و قابل‌توجهی به‌خصوص در مورد پارامترهای عملکردی محفظه مطرح است. به همین دلیل، برای درک بهتر و کاربردی احتراق مخلوط سوخت گاز سنتزی با نسبت مختلف اجزا، به داده‌های تجربی جدید در مورد عملکرد محفظه و انتشار آلاینده‌ها و تحلیل‌های بیشتری نیاز است تا این فناوری‌ها بتوانند به عملکرد و قابلیت سوخت‌های سنتی دست یابند.

از این رو، مطالعه حاضر با بررسی کاربردی عملکرد محفظه احتراق، ساختار شعله و ویژگی‌های انتشار NOx و CO چندین مخلوط گاز سنتزی کم کیفیت و با ارزش حرارتی پایین (رقیق شده با کربن دی اکسید و با محتوای هیدروژن کم) در مقایسه با احتراق گاز طبیعی و تحلیل رخدادهای مشاهده شده، قصد دارد مزایای بالقوه، چالش‌ها و محدودیت‌های استفاده از مخلوط‌های مختلف سوخت گاز سنتزی (ارزش‌های حرارتی و ترکیب‌های متفاوت) را به‌عنوان منبع انرژی برای تولید توان پراکنده شناخته تا بدین وسیله به پیشرفت فناوری تولید توان برپایه میکروتوربین با مخلوط سوخت گاز سنتزی کمک کند.

این مقاله بدین شرح سازماندهی شده است که ابتدا، تجهیزات و روش‌های تجربی به‌کار گرفته شده برای اندازه‌گیری و استخراج کمیات موردنظر، توضیح داده شده است. سپس، مشخصات ترکیب مخلوط سوخت‌های مختلف و همچنین، محدوده‌های عملکردی در بخش نقاط تست تجربی بیان می‌شوند. در بخش نتایج، ساختار شعله و پروفیل دمایی، داده‌های تجربی انتشار آلاینده‌ها و همچنین، پارامترهای عملکردی محاسبه شده، ارائه و بحث می‌شوند. در پایان نیز نتیجه‌گیری حاصل از این مطالعه، به‌صورت خلاصه ذکر می‌شود.

  1. Casta, L. Aldea, and A. Kiedrzy, “Application of the CFD simulation to the evaluation of natural gas replacement by syngas in burners of the ceramic sector,” vol. 185, 2019, doi: 10.1016/j.energy.2019.06.064.

[2]  R. W. Francisco and A. A. M. Oliveira, “Measurement of the adiabatic flame speed and overall activation energy of a methane enriched H2/CO/CO2/N2 low heating value mixture,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 45, no. 53, pp. 29533–29545, Oct. 2020, doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.07.200.

[3]  F. F. Nicolosi and M. Renzi, “Design and CFD Simulation of a Micro Gas Turbine Combustor Fuelled With Low LHV Producer Gas,” in Volume 8: Industrial and Cogeneration; Manufacturing Materials and Metallurgy; Marine; Microturbines, Turbochargers, and Small Turbomachines, Sep. 2020, doi: 10.1115/GT2020-14978.

[4]  H.-M. Li, G.-X. Li, and Y.-H. Jiang, “Laminar burning velocities and flame instabilities of diluted H2/CO/air mixtures under different hydrogen fractions,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 43, no. 33, pp. 16344–16354, Aug. 2018, doi: 10.1016/j.ijhydene.2018.06.132.

[5]  H. C. Lee, L. Y. Jiang, and A. A. Mohamad, “A review on the laminar flame speed and ignition delay time of Syngas mixtures,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 39, no. 2, pp. 1105–1121, Jan. 2014, doi: 10.1016/j.ijhydene.2013.10.068.

[6]  J. Liu, J. Wang, N. Zhang, and H. Zhao, “On the explosion limit of syngas with CO 2 and H 2 O additions,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 43, no. 6, pp. 3317–3329, Feb. 2018, doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.12.176.

[7]  F. Pignatelli et al., “Effect of CO2 dilution on structures of premixed syngas/air flames in a gas turbine model combustor,” Combust. Flame, vol. 255, p. 112912, Sep. 2023, doi: 10.1016/j.combustflame.2023.112912.

[8]  G. Chen et al., “Experimental and numerical simulation of effects of CO2/N2 concentration and initial temperature on combustion characteristics of biomass syngas,” J. Saudi Chem. Soc., vol. 26, no. 4, p. 101490, Jul. 2022, doi: 10.1016/j.jscs.2022.101490.

[9]  C. Abagnale, M. C. Cameretti, R. De Robbio, and R. Tuccillo, “CFD Study of a MGT Combustor Supplied with Syngas,” Energy Procedia, vol. 101, pp. 933–940, Nov. 2016, doi: 10.1016/j.egypro.2016.11.118.

[10]         M. C. Lee, “Effects of H2/CO/CH4 syngas composition variation on the NO x and CO emission characteristics in a partially-premixed gas turbine combustor,” Sci. China Technol. Sci., vol. 59, no. 12, pp. 1804–1813, Dec. 2016, doi: 10.1007/s11431-016-0099-x.

[11]         A. Chinnici, G. J. Nathan, and B. B. Dally, “Experimental and numerical study of the influence of syngas composition on the performance and stability of a laboratory-scale MILD combustor,” Exp. Therm. Fluid Sci., vol. 115, p. 110083, Jul. 2020, doi: 10.1016/j.expthermflusci.2020.110083.

[12]         B. Xie et al., “Effects of CO addition and multi-factors optimization on hydrogen/air combustion characteristics and thermal performance based on grey relational analysis,” Energy, vol. 255, p. 124573, Sep. 2022, doi: 10.1016/j.energy.2022.124573.

[13]         J. Chen et al., “Numerical Simulation of the Effect of CH 4 /CO Concentration on Combustion Characteristics of Low Calorific Value Syngas,” ACS Omega, vol. 6, no. 8, pp. 5754–5763, Mar. 2021, doi: 10.1021/acsomega.0c06176.

[14]         M. Ajvad and H.-Y. Shih, “Modeling syngas combustion performance of a can combustor with rotating casing for an innovative micro gas turbine,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 45, no. 55, pp. 31188–31201, Nov. 2020, doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.08.113.

[15]         E. V. Jithin, G. K. S. Raghuram, T. V. Keshavamurthy, R. K. Velamati, C. Prathap, and R. J. Varghese, “A review on fundamental combustion characteristics of syngas mixtures and feasibility in combustion devices,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 146, p. 111178, Aug. 2021, doi: 10.1016/j.rser.2021.111178.

[16]         H. J. Burbano, J. Pareja, and A. A. Amell, “Laminar burning velocities and flame stability analysis of H2/CO/air mixtures with dilution of N2 and CO2,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 36, no. 4, pp. 3232–3242, Feb. 2011, doi: 10.1016/j.ijhydene.2010.11.089.

[17]         N. A. Samiran, J.-H. Ng, M. N. Mohd Jaafar, A. Valera-Medina, and C. T. Chong, “H2-rich syngas strategy to reduce NOx and CO emissions and improve stability limits under premixed swirl combustion mode,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 41, no. 42, pp. 19243–19255, Nov. 2016, doi: 10.1016/j.ijhydene.2016.08.095.

[18]         S. Li, S. Li, D. Mira, M. Zhu, and X. Jiang, “Investigation of dilution effects on partially premixed swirling syngas flames using a LES-LEM approach,” J. Energy Inst., vol. 91, no. 6, pp. 902–915, Dec. 2018, doi: 10.1016/j.joei.2017.09.005.

[19]         J. Chen et al., “Experimental and numerical study on the effect of CO2 dilution on the laminar combustion characteristics of premixed CH4/H2/air flame,” J. Energy Inst., vol. 102, pp. 315–326, Jun. 2022, doi: 10.1016/j.joei.2022.04.002.

[20]         N. R. Ammar and A. I. Farag, “CFD Modeling of Syngas Combustion and Emissions for Marine Gas Turbine Applications,” Polish Marit. Res., vol. 23, no. 3, pp. 39–49, 2016, doi: 10.1515/pomr-2016-0030.

[21]         M. C. Cameretti, R. De Robbio, and R. Tuccillo, “CFD Study of a Micro-Combustor Under Variable Operating Conditions,” in Volume 8: Microturbines, Turbochargers and Small Turbomachines; Steam Turbines, Jun. 2017, doi: 10.1115/GT2017-63661.

[22]         M. Bastani, S. Tabejamaat, and H. Ashini, “Numerical and experimental study of combustion and emission characteristics of ammonia/methane fuel mixture in micro gas turbine combustor,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 49, pp. 1399–1415, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.ijhydene.2023.09.319.

[23]         M. Bastani, S. Tabejamaat, and H. Ashini, “Experimental study of Ammonia-Methane mixture combustion in the micro gas turbine combustor,” Fuel Combust., vol. 15, no. 3, pp. 120–138, 2023. (in Persian)

[24]         S. Sadatakhavi, S. Tabejamaat, M. EiddiAttarZade, B. Kankashvar, and M. Nozari, “Numerical and experimental study of the effects of fuel injection and equivalence ratio in a can micro-combustor at atmospheric condition,” Energy, vol. 225, p. 120166, Jun. 2021, doi: 10.1016/j.energy.2021.120166.

[25]         M. Nozari, S. Tabejamaat, H. Sadeghizade, and M. Aghayari, “Experimental investigation of the effect of gaseous fuel injector geometry on the pollutant formation and thermal characteristics of a micro gas turbine combustor,” Energy, vol. 235, p. 121372, Nov. 2021, doi: 10.1016/j.energy.2021.121372.

[26]         M. Bastani, S. Tabejamaat, M. Mani, and H. Ashini, “Experimental Study of Biogas Combustion in a Microturbine Combustion Chamber at Various CO2/NG Ratios,” Fuel Combust., vol. 16, no. 2, pp. 92–108, 2023, doi: 10.22034/jfnc.2024.437190.1373. (in Persian)

[27]         M. Medhat, H. O. Harridi, and E. E. Khalil, “Stabilized Turbulent Diffusion Flames Using Synthesis Fuel with Different Burner Configurations,” in 2018 AIAA Aerospace Sciences Meeting, Jan. 2018, doi: 10.2514/6.2018-2257.

[28]         C. E. Arrieta, A. M. García, and A. A. Amell, “Experimental study of the combustion of natural gas and high-hydrogen content syngases in a radiant porous media burner,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 42, no. 17, pp. 12669–12680, Apr. 2017, doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.03.078.

[29]         H. Yilmaz, O. Cam, and I. Yilmaz, “Experimental investigation of flame instability in a premixed combustor,” Fuel, vol. 262, 2020, doi: 10.1016/j.fuel.2019.116594.

[30]         I. Glassman, R. A. Yetter, and N. G. Glumac, Combustion. Academic press, 2014.

[31]         T. C. Williams, C. R. Shaddix*, and R. W. Schefer, “Effect of Syngas Composition and CO 2 -Diluted Oxygen on Performance of a Premixed Swirl-Stabilized Combustor,” Combust. Sci. Technol., vol. 180, no. 1, pp. 64–88, Nov. 2007, doi: 10.1080/00102200701487061.

[32]         S. Benaissa, B. Adouane, S. M. Ali, and A. Mohammad, “Effect of hydrogen addition on the combustion characteristics of premixed biogas/hydrogen-air mixtures,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 46, no. 35, pp. 18661–18677, May 2021, doi: 10.1016/j.ijhydene.2021.02.225.

[33]         T. Lieuwen, V. Yang, and R. Yetter, Eds., Synthesis Gas Combustion. CRC Press, 2009.

[34]         S. M. Ali and V. S, “A Three-step Global Kinetic Mechanism for Predicting Extinction Strain Rate of Syngas-air Nonpremixed Flames,” Combust. Sci. Technol., vol. 194, no. 10, pp. 2101–2124, Jul. 2022, doi: 10.1080/00102202.2020.1858288.

[35]         K.K.J.R. Ranga Dinesh, J.A. Van Oijen, K.H. Luo, X. Jiang, Nitric oxide pollutant formation in high hydrogen content (HHC) syngas flames, Int. J. Hydrogen Energy 40 (2015) 13621–13634. https://doi.org/10.1016/J.IJHYDENE.2015.08.068.

[36]         D. GILES, S. SOM, and S. AGGARWAL, “NOx emission characteristics of counterflow syngas diffusion flames with airstream dilution,” Fuel, vol. 85, no. 12–13, pp. 1729–1742, Sep. 2006, doi: 10.1016/j.fuel.2006.01.027.

[37]         S. Benaissa, B. Adouane, S. M. Ali, S. S. Rashwan, and Z. Aouachria, “Investigation on combustion characteristics and emissions of biogas/hydrogen blends in gas turbine combustors,” Therm. Sci. Eng. Prog., vol. 27, p. 101178, Jan. 2022, doi: 10.1016/j.tsep.2021.101178.

[38]         S. M. Ali and S. Varunkumar, “Effect of burner diameter and diluents on the extinction strain rate of syngas-air non-premixed Tsuji-type flames,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 45, no. 15, pp. 9113–9127, Mar. 2020, doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.01.156.

[39]         S. Sun, S. Meng, Y. Zhao, H. Xu, Y. Guo, and Y. Qin, “Experimental and theoretical studies of laminar flame speed of CO/H 2 in O 2 /H 2 O atmosphere,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 41, no. 4, pp. 3272–3283, Jan. 2016, doi: 10.1016/j.ijhydene.2015.11.120.

[40]         A. H. Lefebvre and D. R. Ballal, Gas Turbine Combustion. CRC Press, 2010.