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摘要
当前，发展先进的碳减排技术、实现双碳目标已成为能源领域最迫切的攻关难题。我国燃煤电厂的碳排放仍占总排放量的主要比重。氨作为零碳燃料，在热值、合成、运输等方面的显著优势逐渐受到研究者的普遍关注。氨在燃煤锅炉中混烧是实现大规模利用的重要途径，然而大规模掺烧过程中的氮氧化物排放控制将是未来面临的主要挑战之一。本文在沉降炉实验平台对氨煤开展混燃实验，讨论了温度(1000℃-1300℃)、空燃比（0.8-1.5）、掺烧比例（0%-30%）等对氮氧化物排放的影响。实验结果表明，控制较低的燃烧温度和空燃比是抑制氨向氮氧化物转化的关键。在1.5的空燃比和掺烧20%氨工况下，1200℃和1300℃条件下的氮氧化物排放可达780和1870 ppm。随着氨掺烧比例的增加，氮氧化物排放水平线性增长，但整体燃料氮向NO的转化显著下降。借助详细化学反应机理（Glarborg 2018， Mendiara 2009， Konnov）的计算结果表明，Konnov机理的预测结果同实验结果更接近。进一步采用Konnov机理讨论了燃烧温度、空燃比等变量对纯氨燃烧的氮氧化物排放的影响，发现温度同氮氧化物排放浓度呈指数型增长的关系，而空燃比从1.0提高到1.1时氮氧化物排放总量发生突变。引入混合因子讨论氧化剂同氨的混合水平对氮氧化物排放的影响，发现延长氨同氧化剂的混合距离能显著降低氮氧化物排放强度。
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单位烟台龙源电力技术股份有限公司; 西安交通大学
