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氨燃料强化燃烧技术研究进展

收稿日期：2023-08-28 修回日期：2023-09-10 刊出日期：2023-10-23

DOI:10.20078/j.eep.20230909

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    摘要：在双碳战略下,氨作为新型零碳燃料逐渐受到关注。 针对氨燃烧存在着火困难、火焰速度低、可燃性范围较窄的问题,本文从氨的基础特性出发,总结了改善燃料活性(掺混燃烧、富氧燃烧)、热质传递强化和辅助燃烧等强化燃烧技术对火焰传播速度的影响,探究了强化... 展开+
    摘要：

    在双碳战略下,氨作为新型零碳燃料逐渐受到关注。 针对氨燃烧存在着火困难、火焰速度低、可燃性范围较窄的问题,本文从氨的基础特性出发,总结了改善燃料活性(掺混燃烧、富氧燃烧)、热质传递强化和辅助燃烧等强化燃烧技术对火焰传播速度的影响,探究了强化燃烧过程的影响因素及其作用机理。 掺混燃烧可以显著提高氨燃烧速度,其中氢气是最有效的强化燃烧剂,随着掺氢比的增加,氨/ 空气层流火焰速度呈指数型增加;随着碳基燃料掺混比提高,氨/ 空气层流火焰速度多呈线型增加。 富氧燃烧可以显著提升氨燃烧速度,且不会产生碳排放。 随着氧化剂氧含量的增加,层流火焰速度呈线性增加。 调控燃烧参数的强化燃烧能力有限,而采用辅助燃烧技术则可以针对氨燃烧的不同工况和结构进行灵活调整并实现燃烧的精准强化。 在未来氨燃料强化燃烧技术发展中,针对改善燃料活性,可以调整燃料掺混、喷射策略;针对强化热质传递过程,可以优化设计燃烧器结构、燃烧组织方式和调控燃烧参数。 此外,可以结合新兴的辅助燃烧技术共同强化氨燃烧并拓宽稳燃边界,在强化燃烧的同时结合NO_x排放控制技术,这是实现氨清洁高效燃烧的重要途径。

    收起-

    作者：

    • 张屿1
    • 赵义军1,*
    • 曾光2
    • 张文达1
    • 张林瑶1
    • 孙绍增1

    作者简介

    作者简介：张屿(2000—),男,四川绵阳人,博士研究生,主要从事气体燃料燃烧基础特性研究工作。E-mail:zhangyuflame@163.com
    通讯作者：赵义军(1981—),男,湖北仙桃人,教授,主要从事零碳燃料燃烧、燃气轮机燃烧、富氧燃烧等能源与动力领域相关燃烧技术的研究。E-mail:zhaoyijun@hit.edu.cn

    单位

    • 1. 哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院
    • 2. 中电投东北能源科技有限公司

    关键字

    • 氨
    • 强化燃烧
    • 掺混燃烧
    • 辅助燃烧
    • 富氧燃烧
    • 热质传递

    基金项目

    中央高校基本科研业务费专项资金资助(HIT.OCEF.2022027)

    引用格式

    张屿, 赵义军, 曾光, 等. 氨燃料强化燃烧技术研究进展[J]. 能源环境保护, 2023, 37(5): 129-144.

    ZHANG Yu, ZHAO Yijun, ZENG Guang, et al. A review of the research progress of ammonia combustion enhancement technology[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(5): 129-144.

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