氨气/氢气混合燃料在燃气轮机运行工况下的?损特性

作者：付忠广^*; 李大川; 卢茂奇; 谢凯

来源：中国石油大学学报(自然科学版), 2023, 47(04): 174-182.

• 氨气/氢气双燃料
• 燃气轮机燃烧
• ?损
• 化学动力学
• 数值模拟

将氨气(NH3)和氢气(H2)的混合燃料应用于燃烧系统，对中国实现“碳中和”战略目标具有重要意义；为解析NH3/H2混合燃料在燃气轮机等动力装置中的能质转换行为，降低燃烧系统的不可逆损失，对NH3/H2混合燃料燃烧过程的?损特性进行讨论；采用均质燃烧模型模拟F级、H级燃气轮机在升负荷条件下值班火焰点燃预混燃料的过程，比较不同掺混率及运行压力下的?损率，在此基础上分析当量比对化学反应中放热和?损的影响。结果表明：NH3/H2混合燃料作为甲烷(CH4)的替代燃料可以降低燃烧过程中的总?损率；45%～50%的H2掺混率区间可以使F级燃气轮机的总?损率最小，50%～55%的H2掺混率可以使H级燃气轮机的总?损率最小；路径N2H2→NNH→N2引起的?损率变化显著，并对燃烧过程中的?损率降低起主导作用；而排气引起的?损率主要源于组分OH的高贡献比；在当量比恒定的情况下，优化放热和?损权衡关系的最佳方法是控制当量比为0.9;在可变当量比策略下，由富燃过渡到贫燃的燃烧过程可以保证较小的化学成本特征及污染物排放。

• 单位
  潍坊科技学院; 华北电力大学