摘要
燃煤锅炉是中国CO2的主要排放源之一,氨和生物质作为无碳、清洁替代能源用于燃煤锅炉,是中国实现“碳达峰、碳中和”目标的重要技术途径。为探究氨与其他燃料掺烧的可行性,利用清华大学25kW一维炉系统,通过调节气体流量、更换不同口径的氨气喷头,研究一种生物质燃料(玉米秸秆粉)与氨在多种掺烧比(热值比0~40%)和不同氨喷入速度下的燃烧特性、污染物及细颗粒物生成特性。结果表明,相较纯生物质燃烧,氨的掺入会吸收一部分热量用于自身预热,引起炉膛内烟气温度分布发生变化;提高氨的掺烧比,尾部烟气中NOx的浓度近似线性增长,NH3浓度无明显增加,飞灰中PM1~10质量占比增大,在氨的掺烧比低于40%时,烟气中NH3浓度不高于2mg/m3,不存在氨逃逸现象,但纯氨燃烧会导致烟气中NH3浓度激增。氨的掺混情况也会对烟气中NOx浓度产生影响,当氨喷入速度与一次风速差越大,物料之间混合越不均匀,烟气中NOx浓度越低,相较于等速喷氨烟气中NOx浓度可下降200mg/m3。结果可知,生物质大比例掺氨燃烧无显著氨逃逸,有望通过调节喷氨方式(尤其是氨喷入速度)降低烟气中NOx浓度,是一种有潜力的火电机组减碳技术路线。
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单位煤炭科学技术研究院有限公司; 清华大学