不同空气分级模式下氨煤掺烧数值模拟

Modeling co-firing ammonia with coal in different air staging modes

二维码有效期 120s

摘要氨作为零碳燃料和良好的储氢介质,近年来引起广泛关注.未来在燃煤电厂掺烧零碳燃料是碳减排的重要途径.在空气深度分级模式下,对氨煤掺烧进行了数值模拟,讨论了煤燃烧区域不同过量空气系数α工况下炉内的温度场、组分浓度场及NOx排放情况,而各工况总的过量空气系数均维持在1.2.模拟了4 个燃烧工况(α=0.696、0.840、0.912、0.996).对温度场的统计结果表明,随α降低,煤粉燃烧第1 阶段的着火位置提前,但形成的高温火焰长度缩短,喷氨口附近的温度更低.在α= 0.696 工况下,可明显区分出煤粉火焰和氨燃烧火焰.随α提高,二者界限逐渐模糊.α降低有助于在氨燃料喷入上游形成一个较长的还原区,因此氨发生氧化反应的概率降低.但随α降低,炉内燃尽情况降低,CO排放浓度、飞灰含碳量及氨逃逸量提高.炉内NOx浓度统计结果表明,随α降低,NOx排放水平显著降低.进一步对炉内H2浓度进行统计,发现α=0.696工况下,炉内最高H2体积分数可达2%,这意味着该工况下氨的分解反应显著增强.由于氨的消耗反应是 3 个总反应竞争的结果,因此分解反应的增强使氨直接参与氧化的反应减弱.而H2生成的增加也进一步提高了NOx被还原的几率,使炉内NOx排放水平进一步降低.总之,在实际煤粉炉掺氨运行工况下,可通过空气深度分级的方法,调控氨燃烧区域的温度、氧气浓度,实现低NOx排放.

作者牛涛 ^[1] 张文振 ^[1] 魏书洲 ^[2] 张超群 ^[1] 李明 ^[1] 初伟 ^[1] 刘平 ^[1] 马仑 ^[3] 王学斌 ^[4] 学术成果认领

作者单位 烟台龙源电力技术股份有限公司,山东烟台 264006 ^[1] 三河发电有限责任公司,河北廊坊 065201;河北省燃煤电站污染防治技术创新中心,河北廊坊 065201 ^[2] 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉 430074 ^[3] 西安交通大学能源与动力工程学院,陕西西安 710049 ^[4]

关键词氨煤掺烧空气深度分级过量空气系数 NOx co-firing ammonia with coal deep-air staging excess air coefficient Nox emissions

分类号 TQ53 TK114

栏目名称

"生物质&有机固废耦合燃烧"专题

DOI 10.13226/j.issn.1006-6772.SG23051099

发布时间 2023-09-26

基金项目

陕西省杰出青年基金资助项目（2021JC-03）