论文推荐｜燃煤锅炉氨煤混合燃烧工业尺度试验研究

研究背景

氨作为更具发展潜力的低碳燃料，以氨替代部分燃煤，采用氨与煤在锅炉中混合燃烧的方式，是现阶段降低燃煤机组 CO ₂ 排放更加现实可行的技术选择。

燃煤锅 炉氨煤混合燃烧研 究基本集中在数值模拟研究和小尺度试验研究阶段， 工业尺度条件下燃煤锅炉氨煤混合燃烧的可行性亟需验证 。

研究内容

设计搭建了 40 MW _th 燃煤锅炉氨煤混合燃烧试验台，重点研究了 煤与氨气在燃烧器内预混燃烧方式下 ， 氨气掺烧比例（按热值）、燃尽风率和锅炉运行氧量 等参数 对锅炉 NO _x 排放、 NH ₃ 燃尽、 CO 排放和飞灰含碳量的影响 ，并观测了不同混氨比例下 燃烧器的着火与稳燃状态 。

研究结论

1 ） 在所有混氨比例下，锅炉皆具有良好的稳燃与燃尽， 氨煤混合燃烧条件下煤粉的燃尽优于燃煤工况 ； 锅炉分级燃烧 可使氨煤混合燃烧的 NO _x 排放在高混氨比例条件下低于燃煤工况 。工业尺度试验研究证明 燃煤锅炉氨煤混合燃烧技术具有可行性 。

2）炉膛主燃区气氛对氨煤混合燃烧的 NO _x 排放特性有强烈影响： 在氧化性气氛下 ， NO _x 排放与混氨比例呈正相关 ；而 在还原性气氛下 ， NO _x 排放随混氨比例增加呈现先上升后下降趋势 ，使高混氨比例下的 NO _x 排放低于燃煤工况。

3） 锅炉空气分级燃烧可显著降低氨煤混合燃烧的 NO _x 排放，但 增加燃尽风率 显著影响煤粉燃尽和锅炉效率，且 燃尽风率高于 20% 后对NO _x 排放降低效果不再显著 。因此，燃煤锅炉氨煤混合燃烧 存在一最优燃尽风率 ，使锅炉 NO _x 排放与燃尽皆处于较优水平。

4 ） 锅炉运行氧量对 NO _x 与 NH ₃ 排放有显著影响， 随运行氧量降低，锅炉 NO _x 排放显著下降，而 NH ₃ 排放快速上升 ； 存在一个锅炉最佳运行氧量区间 ，在此区间内锅炉的 NO _x 与 NH ₃ 排放皆可保持在较低水平。

设计搭建了 世界最大容量 的40 MW _th 燃煤锅炉氨煤混合燃烧试验系统，包括全尺度氨煤混燃燃烧器和氨气供应系统，并在此试验台 实现了0～25%混氨比例(按热值)的氨煤混合燃烧试验 。

在所有混氨比例下锅炉皆 具有良好的稳燃与燃尽性能 ，且氨煤混燃条件下煤粉的燃尽优于纯燃煤工况。

通过分级燃烧，在 高混氨比例下 可实现锅炉 NO _x 排放低于燃煤工况 。

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