氨-丙烷混合燃料降碳燃烧的排放特性

发布时间：2021-02-04 01:19

　　为降低燃料体系的碳排放,在锅炉实验系统中探究了用氨代替部分丙烷后的排放情况.结果表明,氨至少能替代摩尔分数为35%的丙烷进行燃烧供热;在富燃料燃烧条件下,当掺氨摩尔分数为35%时NO浓度比纯丙烷燃烧降低49%,CO浓度降低37.9%.因此,与纯丙烷燃烧相比,在一定的进料条件下,以氨作为丙烷补充燃料不仅显著降低CO2排放量,还能同时降低CO与NO排放浓度.掺氨燃烧后烟气中氧含量和烟气温度也为将来评价氨燃料的燃烬程度和低碳型锅炉的热效率提供参考数据. 

【文章来源】：燃烧科学与技术. 2020,26(03)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

氨-丙烷低碳混合燃料实验系统

对于不同配比下NH3-C3H8混合燃料，根据式(3)计算绝热等压燃烧火焰的理论燃烧温度，结果如图2所示，随着掺氨比例η的增大，由于丙烷减少，理论燃烧温度降低．2.3 氮(N)元素转化热力学分析

经计算，氨与氧气的反应(式(4)～(7))和氮氧化物脱除反应(式(8)～(10))对应的ΔG0均小于0，说明含氨燃料燃烧过程中，生成N2的同时还会产生NO、NO2、N2O等氮氧化物，但是这些燃烧产物在NH3的作用下又会被转化成N2．图3所示为氨与氧气反应(式(5)～(7))的化学平衡常数Keq与理论燃烧温度的关系．由图3可以看出，在NH3-C3H8混合燃烧过程中，燃料配比不变时，即在相同的理论燃烧温度下，生成N2(式(4))的化学平衡常数远比生成NO(式(5))、NO2(式(6))和N2O(式(7))的化学平衡常数高．即在进行NH3-C3H8混合燃料燃烧时，大趋势是生成N2，燃烧产物按浓度由大到小分别为N2、NO2、NO和N2O．如图4所示为氮氧化物脱除反应(式(8)～(10))的化学平衡常数Keq与理论燃烧温度的关系．可见达到化学平衡时，由NO2转化为N2(式(9))比由NO转化为N2(式(8))进行得彻底，剩余的NO2浓度比NO浓度低．也就是说，在有NH3存在的环境中NO比NO2更稳定．此外，脱除N2O(式(10))的化学平衡常数比产生N2O(式(10))的高，因此最终N2O浓度非常低．前人的研究同样表明，氨与化石燃料混烧过程中N2O浓度相对较低．例如，Yamamoto等[14]在火力发电厂研究了煤粉与氨气混合燃烧的排放特性，检测到N2O浓度低于3.6×10-6,NOx浓度约为200×10-6.Li等[15]在模型燃烧器中CH4与NH3燃烧生成的氮氧化物中发现N2O浓度低于10-6,NOx浓度接近1100×10-6．因此，NO被认为是最终的含氮燃烧产物，在NH3-C3H8混合燃料的燃烧过程中，将主要对NO排放浓度进行测量分析．图4 氮氧化物脱除反应(式(8)～(10))的化学平衡常数Keq与理论燃烧温度的关系


本文编号：3017474