煤炭学报

作者：崔保崇, 王肖肖, 舒逸翔, 林辉, 谭厚章, 王学斌,

关键词：氨/煤混燃, 半气化–燃烧特性, 燃料氮转化, NO_<i>x</i>排放特性,

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%。

来源：2024年第10期

《煤炭学报》期刊编辑部

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