双碳背景下燃煤电站掺氨燃烧研究进展与展望 被引量：7

1

作者 刘小伟 雷乐 +3 位作者 周子健 徐义书 胡勇 徐明厚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期7221-7234,I0011,共15页

在“双碳”背景下,选择低碳燃料氨对燃煤电站的改造显得尤为重要。该文首先介绍氨的基本物性及其掺烧的优势,随后针对氨煤掺烧技术的新应用,按照燃煤设备的输出功率分类,从微/小型掺氨燃烧器、千瓦级燃煤掺氨燃烧系统、兆瓦级燃煤掺氨... 在“双碳”背景下,选择低碳燃料氨对燃煤电站的改造显得尤为重要。该文首先介绍氨的基本物性及其掺烧的优势,随后针对氨煤掺烧技术的新应用,按照燃煤设备的输出功率分类,从微/小型掺氨燃烧器、千瓦级燃煤掺氨燃烧系统、兆瓦级燃煤掺氨燃烧系统,大型燃煤电站掺氨燃烧系统,介绍当前的研究进展。最后,对燃煤电站掺氨燃烧的前景进行分析与展望。燃煤电站掺氨燃烧可大幅降低碳排放,但可能带来NO_x排放问题,通过空气分级、氨预分解、调节氨掺入位置和比例等手段,可以有效控制NO_x排放;目前,仍需解决煤/氨气固两相燃料反应性差异大、NO_(x)浓度高、缺乏大容量高比例燃烧器技术,以及突破“大型给氨+清洁燃氨+灵活运行”的关键技术。 展开更多

关键词 掺氨燃烧 燃煤电站 碳减排

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掺混方式对天然气窑炉掺氨燃烧影响的数值模拟研究

2

作者 周鸿强 周元祥 涂垚杰 《冶金能源》 北大核心 2024年第6期7-13,共7页

文章通过数值模拟的方法研究了天然气窑炉掺氨燃烧及NO生成排放特性,重点考察了NH_(3)、CH_(4)不同掺混方式对窑炉内流场、温度场、NO浓度场等的影响。结果表明:NH_(3)、CH_(4)预混掺烧方式下炉内各燃烧器出口的速度场和温度场分布较为... 文章通过数值模拟的方法研究了天然气窑炉掺氨燃烧及NO生成排放特性,重点考察了NH_(3)、CH_(4)不同掺混方式对窑炉内流场、温度场、NO浓度场等的影响。结果表明:NH_(3)、CH_(4)预混掺烧方式下炉内各燃烧器出口的速度场和温度场分布较为均匀,但由于NH_(3)火焰与CH_(4)火焰间强烈的耦合作用,预混掺烧下NO排放浓度高达9790 mg/m^(3)。在NH_(3)、CH_(4)非预混掺烧方式下,由于NH_(3)火焰与CH_(4)火焰间的耦合作用削弱,NO排放降幅达到75.6%~86.3%。在所有考虑工况范围内,采用NH_(3)在前、CH_(4)在后的掺烧方式(即工况5)既能保证炉膛较高的热利用效率,还能实现较低的NO排放,可作为窑炉掺氨燃烧的优选方案。 展开更多

关键词 天然气窑炉 掺氨燃烧 数值模拟 NO排放

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燃煤发电锅炉掺氨燃烧技术研究进展及应用分析 被引量：1

3

作者 阮仁晖 许景元 崔保崇 《能源科技》 2024年第4期43-47,共5页

燃煤机组掺氨燃烧是从燃烧源头减碳的有效方法。由于氨与煤在物理和化学特性上存在显著差异,导致氨煤混燃存在诸多技术难题。通过总结国内外氨煤混燃的基础研究、技术开发与中试研究,以及工业应用的研究进展,提出大型燃煤电站锅炉掺烧... 燃煤机组掺氨燃烧是从燃烧源头减碳的有效方法。由于氨与煤在物理和化学特性上存在显著差异,导致氨煤混燃存在诸多技术难题。通过总结国内外氨煤混燃的基础研究、技术开发与中试研究,以及工业应用的研究进展,提出大型燃煤电站锅炉掺烧面临的挑战,包括氨煤混燃中NO_(x)排放控制、氨对锅炉受热面的腐蚀和氨供应系统与原有系统的耦合运行控制等。以600 MW机组为例,对比计算了掺氨前后的度电成本,发现液氨成本是制约燃煤机组大比例掺氨燃烧的主要原因之一。 展开更多

关键词 燃煤锅炉 掺氨燃烧技术 NOx控制技术

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氨及掺氨燃烧过程机理与特性研究进展 被引量：5

4

作者 刘峰 冯少波 +4 位作者 赵兵涛 徐洪涛 廖晓炜 窦文宇 黎亚洲 《化学工业与工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期107-118,共12页

氨及掺氨燃烧对于替代化石燃料实现无碳化及减碳化燃烧、实现双碳目标具有积极意义。针对氨及掺氨燃烧在燃料化学工业中的应用潜力,阐述了氨及掺氨燃烧的过程机理包括的反应路径、反应方程及机制模型,主要限制因素包括当量比、氨掺混比... 氨及掺氨燃烧对于替代化石燃料实现无碳化及减碳化燃烧、实现双碳目标具有积极意义。针对氨及掺氨燃烧在燃料化学工业中的应用潜力,阐述了氨及掺氨燃烧的过程机理包括的反应路径、反应方程及机制模型,主要限制因素包括当量比、氨掺混比例和初始温度等对火焰传播速度和火焰温度的影响,氨及掺氨燃烧的反应、流动与能量的数学模型及其模化性能评估,氨及掺氨燃烧过程氮氧化物的生成与控制,以及掺氨燃烧的工业应用。最后,就氨及掺氨燃烧的基础理论和技术发展进行了展望。 展开更多

关键词 氨燃烧 掺氨燃烧 燃烧机理 过程因素 模拟方法 氮氧化物

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燃煤电站锅炉掺氨燃烧与排放特性综述 被引量：10

5

作者 汪鑫 陈钧 范卫东 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2022年第8期25-34,共10页

近年来,氨作为一种无碳、富氢的燃料,多被用作内燃机、燃气轮机和其他工业用途的无碳燃料。为了降低燃煤电厂CO_(2)排放,燃煤掺氨燃烧受到广泛关注。介绍了现有燃煤电厂锅炉碳减排的途径,论述了氨煤掺烧研究的最新进展,分析了燃煤掺氨... 近年来,氨作为一种无碳、富氢的燃料,多被用作内燃机、燃气轮机和其他工业用途的无碳燃料。为了降低燃煤电厂CO_(2)排放,燃煤掺氨燃烧受到广泛关注。介绍了现有燃煤电厂锅炉碳减排的途径,论述了氨煤掺烧研究的最新进展,分析了燃煤掺氨燃烧过程中可能存在的问题,揭示了燃煤掺氨燃烧特性与污染物排放规律。针对氨在燃煤锅炉中的燃烧特性与燃煤掺氨燃烧过程中高NO_(x)排放特性,在一台燃烧炉中实现了0~100%掺氨比例的燃煤掺氨燃烧试验,并将空气分级燃烧技术应用于燃煤掺氨燃烧,通过试验进一步研究了不同掺氨比例和分级工况(温度、掺氨位置)对燃煤掺氨燃烧产物的影响。燃煤锅炉提供的高水平预热条件及炉内高温热环境均有利于强化氨气燃烧,氨燃烧特性差不会成为制约其在燃煤锅炉掺烧的主要因素。通过调整燃煤混氨方式、优化空气分级燃烧工况可大幅降低NO_(x)排放浓度。延后燃尽风的通入位置,可延长还原区长度,有利于还原区NH_(3)与NO选择性非催化还原反应和煤热解产物(挥发分和焦炭)与NO异相和同相还原反应的进行,有效降低尾气NO浓度。根据试验煤种,空气分级燃烧工况下,燃尽风中、高位布置且燃尽风占总风量30%以上,燃煤掺氨比例控制在20%~30%(按热值)时,燃烧炉尾部烟气中NO_(x)排放浓度可控制在与煤空气分级燃烧相当的水平。空气分级燃烧工况下,随掺氨比例的提高,燃煤掺氨燃烧还原区H_(2) S峰值浓度呈下降趋势,可能缓解水冷壁管的腐蚀;燃煤掺氨燃烧还会大幅促进还原区CO_(2)/H_(2) O和煤焦气化反应进行,造成大量CO生成。燃煤掺氨燃烧技术是燃煤电厂实现低碳和低氮排放极具应用前景的技术发展方向。 展开更多

关键词 燃煤锅炉 燃煤掺氨燃烧 氨燃烧 NOx 空气分级燃烧

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掺氨燃料先进清洁燃烧技术研究进展及探讨

6

作者 杨远平 马佳琪 +3 位作者 王茜 司桐 王翔 李水清 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第3期29-40,共12页

氨作为协调电力需求响应与可再生源能间歇性的理想清洁能源载体备受国际范围关注。目前,氨燃烧技术的发展面临低排放、多燃料兼容、宽负荷调节和多场景应用的需求,而现有基于传统碳氢燃料的燃烧技术难以匹配氨的高效利用。探寻组织优化... 氨作为协调电力需求响应与可再生源能间歇性的理想清洁能源载体备受国际范围关注。目前,氨燃烧技术的发展面临低排放、多燃料兼容、宽负荷调节和多场景应用的需求,而现有基于传统碳氢燃料的燃烧技术难以匹配氨的高效利用。探寻组织优化与智能化的掺烧技术是提升氨清洁高效燃烧的着力点。首先分析了掺氨燃烧面临的主要技术挑战,并归纳了不同工况下氨燃烧过程氮转化路径及NO_(x)生成抑制机理。在此基础上,总结了现有主要氨燃烧的技术特点、燃烧调控机制及应用现状;从分级分区燃烧组织方式、时空混合特征、燃料改性及智能设计预测与调控等方面,探讨提升多燃料/氨清洁高效燃烧性能的可行性方案及技术路线。结果表明:通过含氮燃料与碳氢燃料燃料−氧化剂分级分区燃烧,同时结合氨燃料改性,协同实现温度−氧浓度−停留时间的优化匹配,或将成为掺氨燃料稳定清洁燃烧的高效手段。此外,实验室尺度到工业级燃烧室模化技术的突破,以及AI技术的接入,能够加速实现掺氨燃烧技术的工业化。研究为多燃料掺氨燃烧技术及燃烧器的开发设计提供了理论及技术借鉴。 展开更多

关键词 掺氨燃烧 低NO_(x)技术 组织调控 混合优化 AI赋能

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掺氨燃烧氨区储罐泄漏扩散模拟及应急策略分析

7

作者 胡兵 冯汉升 《山东化工》 2025年第7期229-232,共4页

在实现碳中和与碳达峰目标的大环境下,向燃煤发电机组中添加氨气进行燃烧是一种减少碳排放的有效途径。鉴于燃烧过程中需要大量的液态氨,而现有的发电厂氨储存区容量不足,因此需要对氨储存区进行扩展。然而,液态氨作为一种危险化学品,... 在实现碳中和与碳达峰目标的大环境下,向燃煤发电机组中添加氨气进行燃烧是一种减少碳排放的有效途径。鉴于燃烧过程中需要大量的液态氨,而现有的发电厂氨储存区容量不足,因此需要对氨储存区进行扩展。然而,液态氨作为一种危险化学品,其大量储存可能构成严重的安全风险,所以为了提高火电厂煤掺氨燃烧新建氨区的安全性及减少液氨泄漏事故可能造成的人员伤亡和财产损失,对氨区液氨泄漏事故进行模拟分析与应急策略研究。通过选取氨储存区的液态氨罐作为研究对象,并运用ALOHA数值模拟技术对发电厂液态氨泄漏事故进行了模拟。通过构建液态氨泄漏的假设情景,并在ALOHA软件中输入相关的泄漏参数及环境条件,模拟得到了液态氨有毒蒸气云的扩散范围以及沸腾液体扩展蒸汽爆炸(BLEVE)事故的潜在影响区域。并且将模拟数据与MARPLOT软件中的卫星云图进行匹配,实现实地拟合。研究结果表明:在氨气中毒事故和蒸气云爆炸事故情境下,毒气扩散造成的危害远超于爆炸事故,并根据模拟结果为液氨泄漏事故的应急处置策略提供科学技术依据。 展开更多

关键词 掺氨燃烧 液氨储罐 泄漏扩散 ALOHA 氨区 应急策略

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煤粉掺氨空气分级燃烧排放特性及炉内过程烟气特性试验 被引量：2

8

作者 汪鑫 韦耿 +3 位作者 王勇 李维成 陈钧 范卫东 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期56-64,共9页

以往针对氨煤掺烧研究多集中在数值模拟及小型试验炉,大型试验炉上多为技术可行性的点工况试验。在一台50 kW自持燃烧下行试验炉中在不同工况下针对燃煤掺氨燃烧产物的排放和过程分布特性展开研究,重点分析了不同掺氨比例、燃尽风率及... 以往针对氨煤掺烧研究多集中在数值模拟及小型试验炉,大型试验炉上多为技术可行性的点工况试验。在一台50 kW自持燃烧下行试验炉中在不同工况下针对燃煤掺氨燃烧产物的排放和过程分布特性展开研究,重点分析了不同掺氨比例、燃尽风率及运行氧量的影响。为充分了解氨与煤燃烧过程中对NO生成的贡献,针对纯氨燃烧进行一系列试验。试验结果表明,空气分级燃烧可大幅降低燃煤掺氨燃烧NO的排放,掺氨比例为10%~90%时NO排放质量浓度在170~215 mg/m^(3),同纯煤燃烧NO排放质量浓度处于同一水平;最佳燃尽风比率维持在38%附近,继续增大燃尽风比率不会进一步降低NO排放,反而会导致燃烧不充分等负面影响。纯氨燃烧利用空气分级技术可以很好地控制出口NO浓度,但纯氨燃烧稳定性远不及氨煤掺混燃烧,运行氧浓度较低时易出现氨逃逸现象。燃煤掺混氨燃烧既可解决氨燃烧困难、出口NO排放浓度过高的问题,又可减少燃煤CO_(2)排放,是一项极具潜力的技术路线。 展开更多

关键词 燃煤掺氨燃烧 空气分级 下行炉 纯氨燃烧 NO排放

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氨站罐体液氨泄漏扩散模拟分析

9

作者 周蕊 冯汉升 《山东工业技术》 2025年第1期3-10,共8页

为指导掺氨燃烧供氨区监测预警装置的设计,本文采用计算流体动力学(CFD)技术对铜陵电厂现存的供氨系统进行氨泄漏扩散模拟,系统研究了风速、质量流率、泄漏位置、多泄漏孔、围堰等因素对氨泄漏扩散区域的影响。结果表明,随着风速的增加... 为指导掺氨燃烧供氨区监测预警装置的设计,本文采用计算流体动力学(CFD)技术对铜陵电厂现存的供氨系统进行氨泄漏扩散模拟,系统研究了风速、质量流率、泄漏位置、多泄漏孔、围堰等因素对氨泄漏扩散区域的影响。结果表明,随着风速的增加,氨气在水平方向上的扩散从40.5 m降到33 m,垂直方向的扩散从13 m降到6.5 m以下。增加氨气的质量流率和泄漏孔的数量意味着单位时间内释放的氨气量增加,进而加剧了氨气的扩散强度,扩大了扩散区域。当储罐上方泄漏时,垂直扩散距离超过6.5 m,储罐下部泄漏时,水平扩散距离超过40.5 m。围堰的存在通过物理隔离作用,限制了氨气的扩散路径,缩短了氨气在近地面水平方向的扩散距离。 展开更多

关键词 掺氨燃烧 液氨储罐 氨泄漏 数值模拟 FLUENT

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氨煤混燃气相中NO生成的化学反应动力学分析 被引量：1

10

作者 康志忠 张震卓 +2 位作者 丁先 赵虎军 孙哲 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期844-850,共7页

氨煤混燃涉及复杂的化学反应过程,是否会加剧氮氧化物的生成是倍受关注的问题。通过化学反应动力学计算方法,研究了氨煤混合燃烧的气相反应中NO生成和还原的反应路径,以及不同因素对NO生成的影响。结果表明:温度T=1300℃、过量空气系数... 氨煤混燃涉及复杂的化学反应过程,是否会加剧氮氧化物的生成是倍受关注的问题。通过化学反应动力学计算方法,研究了氨煤混合燃烧的气相反应中NO生成和还原的反应路径,以及不同因素对NO生成的影响。结果表明:温度T=1300℃、过量空气系数α=0.84时,相较于纯煤燃烧,掺氨比例为0.3时能够降低反应器出口NO体积分数96.5%,原因是此工况下氨分解产生大量的NH_(2)和NH等自由基,其还原反应的反应速率更快,从而使含N基元向N_(2)转化;T=1300℃下,掺氨比例为0.3时较为合适,此时反应器出口的NO和NH_(3)体积分数均较低;小比例掺氨燃烧会增大NO的生成速率和NH_(3)的分解速率,导致反应器出口NO体积分数增大,且温度越高,该现象越明显;α<1的还原性气氛和较低的温度(T≤1300℃)能够有效降低NO的排放。 展开更多

关键词 燃煤锅炉 NO_(x) 掺氨燃烧 化学反应动力学

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固体燃料低碳燃烧技术研究进展

11

作者 郑植 沈骏 +1 位作者 刘雪松 韩震晴 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第11期70-80,共11页

相较于传统燃烧方式,固体燃料低碳燃烧技术不仅能更好地提升能源的使用效率,还可以在一定程度上减少环境污染。目前较为成熟的固体燃料低碳燃烧技术包括煤掺氨燃烧、煤掺生物质燃烧、化学链燃烧和富氧燃烧。以煤掺氨燃烧的掺氨比、煤掺... 相较于传统燃烧方式,固体燃料低碳燃烧技术不仅能更好地提升能源的使用效率,还可以在一定程度上减少环境污染。目前较为成熟的固体燃料低碳燃烧技术包括煤掺氨燃烧、煤掺生物质燃烧、化学链燃烧和富氧燃烧。以煤掺氨燃烧的掺氨比、煤掺生物质燃烧的生物质掺混比、化学链燃烧的载氧体及反应条件、富氧燃烧的反应条件及污染物排放等作为切入点,综述了固体燃料低碳燃烧技术的发展现状,并对其未来的发展进行了展望。对比不同形式煤燃烧的工况,发现掺氨比、生物质掺混比对煤燃烧过程氮氧化物排放量影响较大,甚至会影响锅炉的运行环境和整体效益。化学链燃烧和富氧燃烧可以提高CO_(2)捕集效率,促进碳的转化,提高氧释放率,进而提高化学反应速率。 展开更多

关键词 煤掺氨燃烧 煤掺生物质燃烧 化学链燃烧 富氧燃烧 污染物控制

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基于氨储能技术的电转氨耦合风–光–火综合能源系统双层优化调度 被引量：15

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作者 袁文腾 陈亮 +1 位作者 王春波 王中瑞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第18期6992-7002,共11页

针对高风光渗透率的风-光-火综合能源系统弃能问题,提出利用电转氨和火电机组掺氨燃烧相结合的技术以提高风光利用率,改善我国以煤为主的能源系统安全性与环保性。首先提出电转氨耦合综合能源系统构型,并为燃煤机组出力、风光消纳和电... 针对高风光渗透率的风-光-火综合能源系统弃能问题,提出利用电转氨和火电机组掺氨燃烧相结合的技术以提高风光利用率,改善我国以煤为主的能源系统安全性与环保性。首先提出电转氨耦合综合能源系统构型,并为燃煤机组出力、风光消纳和电转氨运行的经济性和稳定性的综合评价定义风-光-火-氨系统协调运行指标;进而构建以协调运行指标最大为上层目标、电转氨耦合风-光-火综合能源系统运行成本最小为下层目标的双层优化调度模型;最后,通过多场景下不同模型的对比验证了所提模型的有效性。结果表明,在冬季、过渡季和夏季典型日场景下,对于不含电转氨的综合能源系统,采用双层优化调度模型后,在燃煤机组的稳定性和安全性得到改善的同时,系统的总成本均降低。引入电转氨后,风光消纳率得到提升,总成本分别进一步降低1.06%、1.74%和0.59%;碳排放量分别降低2.11%、2.81%和1.95%。可见电转氨对综合能源系统的经济、低碳运行具有较好的改善作用。 展开更多

关键词 综合能源系统 电转氨 掺氨燃烧 协调运行 双层优化模型

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碳中和愿景下采用氨作替代燃料相关技术热点分析 被引量：4

13

作者 滕梓源 韩敏芳 《中外能源》 CAS 2022年第9期16-22,共7页

在“双碳”目标和“氢能源”背景下,氨作为一种“无碳新能源”,被认为是当前重要的氢源之一,氨作为燃料应用再次引起关注。现有Haber-Bosch高温高压合成氨工艺技术成熟,但并非“绿氨”,依然排放大量二氧化碳。发展常温常压下“绿氨”制... 在“双碳”目标和“氢能源”背景下,氨作为一种“无碳新能源”,被认为是当前重要的氢源之一,氨作为燃料应用再次引起关注。现有Haber-Bosch高温高压合成氨工艺技术成熟,但并非“绿氨”,依然排放大量二氧化碳。发展常温常压下“绿氨”制备技术需要同时解决“绿氢”制备成本和绿色合成工艺问题,二者都面临巨大挑战,有待进一步探索和技术突破。在获取“绿氨”的前提下,发展掺氨燃烧和氨燃料电池技术是氨作为燃料使用的重要途经。不过目前掺氨燃烧不仅要解决如何提高能源利用效率等问题,更需要解决如何控制温室气体排放进而降低治理成本的问题。而氨燃料电池仍存在腐蚀性和寿命等一系列问题,经济性及可行性有待进一步深入研究。采用氨作为替代燃料,还需要多个学科的专业人士从科学技术等多个层面开展系列研究探索,不可能一蹴而就。 展开更多

关键词 氨燃料 绿氢 绿色合成工艺 掺氨燃烧 氨燃料电池 腐蚀性

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