深度空气分级下煤粉耦合氨燃烧及NO生成特性数值模拟研究

作者：马仑; 方庆艳; 张成; 陈刚; 王学斌

来源：洁净煤技术, 2022, 1-13.

DOI：10.13226/j.issn.1006-6772.CC21101401

• 煤粉耦合氨燃烧
• 深度空气分级
• 掺混比例
• 当量比
• 喷氨位置
• 数值模拟

氨作为一种富氢的无碳燃料，具有能量密度高、成本低、储运安全等优势，与煤粉耦合燃烧可降低煤燃烧过程中二氧化碳的排放。本文以某20kW沉降炉(氨从煤粉火焰高温区喷入)为研究对象，在深度空气分级下对煤粉耦合氨燃烧特性及NO生成规律开展了数值模拟研究，探究了氨掺混比例(0%、10%、20%、30%)、氨燃烧区当量比(1.08、0.96、0.84、0.72)、氨不同送入位置下(0.5m、0.6m、0.7m、1.0m)对煤粉燃尽特性及NO生成特性的影响。结果表明，(1)与纯煤粉燃烧相比，煤粉中掺混氨后飞灰含碳量增加、NO生成量降低；氨掺混比例进一步提高会增加飞灰含碳量、降低NO生成量。考虑燃烧经济性和NO排放量，氨掺混比例维持在20%左右较为合适。(2)氨燃烧区当量比大于1时，过剩的氧量会导致反应NH_(3)+O_(2)→NO+H_(2)O+0.5H_(2)发生，生成了大量NO；氨燃烧区当量比减小到1以下时，未完全燃烧的氨发挥还原作用，有利于反应NH_(3)+NO→N_(2)+H_(2)O+0.5H_(2)发生，抑制了NO的生成。综合考虑，建议氨燃烧区当量比维持在0.96左右，既可以满足煤粉的高效燃烧，又可以有效抑制煤粉耦合氨燃烧过程中NO的生成。(3)喷氨位置距离煤粉火焰区越远，飞灰含碳量和NO浓度越高，建议喷氨位置尽量靠近煤粉燃烧火焰区。

• 单位
  西安交通大学; 华中科技大学; 煤燃烧国家重点实验室