氨/煤气流床半气化燃烧及氮转化特性实验研究
崔保崇
王肖肖
舒逸翔
林辉
谭厚章
王学斌
西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室,陕西西安 710049
摘要：氨气(NH3)作为零碳富氢燃料,在燃煤锅炉中掺烧NH3 是从燃烧源减少碳排放的有效途径,但会带来NOx排放升高和煤粉燃尽变差等问题.为实现燃煤锅炉掺烧NH3 的低NOx排放,在自行搭建的气流床半气化燃烧实验台上探究了气化炉掺烧 20%的NH3(G-20%NH3)和燃烧室掺烧 20%的NH3(C-20%NH3)中燃料氮的转化和NOx排放特性.研究发现,气化炉内掺烧NH3 会降低炉膛温度,但对煤粉的气化反应影响较小,与纯煤工况相比,煤氮的转化率仅降低了 3.64%,挥发分和固定碳转化率分别仅降低了 0.70%和 2.54%.在气化炉掺烧NH3 中,NH3 在气化炉中的转化率可达69.55%.气化炉内总燃料氮向N2 的转化率为68.88%,其中NH3-N向N2 的转化率为67.73%.同时,气化炉掺烧NH3 促进了煤-N和NH3-N向HCN的转化,转化率为 0.36%.气化炉中煤粉的热解促进了NH3 的热解,相较于纯煤,气化炉掺烧NH3 使气化炉出口H2 体积分数升高了69.23%.掺烧NH3 降低了燃烧室燃烧初期的温度分布.相较于纯煤,气化炉和燃烧室掺烧NH3 使燃烧室的温度峰值分别降低了 46℃和 62℃.但是,掺烧NH3 推迟了气化半焦的燃烧,增加了燃尽区的温度.气化炉和燃烧室掺烧NH3 中燃尽区平均温度比纯煤工况分别升高了 135.8℃和 72.8℃,促进了煤粉的燃尽.其中燃烧室掺烧NH3 的促进效果更为显著,相较于纯煤,C-20%NH3 中飞灰含碳降低了 1.8%.但气化炉掺烧NH3 更有利于降低NOx排放,相较于C-20%NH3,G-20%NH3 的NO排放降低了23.51%.
关键词：氨/煤混燃半气化-燃烧特性燃料氮转化NOx排放特性
分类号：TQ534(煤化学及煤的加工利用)
资助基金：国家重点研发计划(2022YFB4100500)
论文发表日期：2024-10-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 4071-4079 )
英文信息