氨/煤二元燃料气化-燃烧技术：辅助脱硝与强化燃烧最优参数的实验研究

本文推荐：本研究通过电加热双温区气化-燃烧实验平台，系统探究了氨（NH3）/煤二元燃料在气化-燃烧技术中的脱硝（NOx控制）与燃烧强化机制。研究发现，在初级空气共燃模式（PA_NH3）下，NH3转化率超80%，燃料氮（Fuel-N）定向转化为N2，NOx排放低于0.1%；气化温度1100°C与燃烧温度1200°C的组合可同步优化脱硝与燃烧效率，为燃煤电厂低碳转型提供关键技术支撑。

　　

Highlight

电加热双温区气化-燃烧实验系统揭示了NH₃/煤共燃的脱硝与燃烧强化规律：在初级空气共燃（PA_NH₃）模式下，气化器中NH₃转化率>80%，Fuel-N高效转化为N₂，NO_x转化率<0.1%；高温还原气氛下生成12%以上高活性气态燃料（H₂/CO），显著提升均相燃烧强度。

Effects of NH₃ co-firing modes on denitrification and NO_x emissions

如图2所示，当NH₃从燃烧室转移至气化器共燃时，Fuel-N向N₂的转化率从35%跃升至82%，而NO_x生成量骤降90%。气化器内强还原气氛促使NH₃与煤热解产物（如HCN）发生选择性催化还原反应，形成"氮气定向转化漏斗效应"。

Conclusion

本研究明确了气化-燃烧技术的最优参数：PA_NH₃模式、三级空气比λ₃=0.5、气化/燃烧温度1100/1200°C时，NH₃/煤共燃可实现NO_x排放与纯煤相当，同时燃烧效率提升15%。该成果为燃煤机组"氨能替代"提供了"脱硝-燃烧"协同优化的技术蓝图。

CRediT authorship contribution statement

崔宝冲：实验设计与论文主笔；张克杰：方法论开发；华伟建：数据采集；王晓晓：理论建模；阮仁晖：燃烧动力学分析；王义宾：概念设计；王学斌：资源协调；谭厚章：课题总指导。

Declaration of competing interest

作者声明无利益冲突。

Acknowledgement

感谢国家重点研发计划（2022YFB4100500）资助。