洁净煤技术

作者：陈磊, 沈洁, 江贻满, 吴进, 陈加淮, 方世东

关键词：氨/空气旋流燃烧,介质阻挡放电,燃烧极限,无碳燃料,NOx

氨是一种高效氢载体，有望成为下一代无碳燃料，但较窄的燃烧极限和较高的NOx排放阻碍其使用。等离子体是一种高效、低能耗的助燃方法，得到广泛应用。设计搭建自制的耦合介质阻挡放电的氨/空气预混旋流燃烧台架，研究了燃烧极限、火焰形貌、O2和NOx含量的变化规律。未放电时，贫燃极限为0.75，富燃极限为1.1～1.2。当量比为0.9时，火焰传播速度最快，火焰最短；在贫/富燃极限附近时，火焰充满整个燃烧室。当量比在1.05～1.10时，NO含量保持在较低水平，未生成NO2。当量比由1.05减小至0.75时，NO体积分数由97×10-6（3.5% O2）增至2 785×10-6（3.5% O2）。随当量比降低，少量NO会进一步被氧化为NO2，当量比为0.75时，NO2体积分数达171×10-6（3.5% O2）。介质阻挡放电明显增强燃烧反应，抑制壁面猝熄的负面作用，O2略下降,燃烧极限扩展至0.65～1.30。当量比0.75～1.05生成的NOx同比减少40%～45%。分析探讨氨燃烧生成NOx机制，发现NOx主要来源于燃料，并随当量比降低，O/H浓度提高，NHi浓度降低，产生NO的副反应占比升高，有利于NOx生成。放电产生大量活性自由基，其中NHi促进NO+NHi和NHi+NHi反应是NOx减少的重要原因。等离子体辅助氨燃烧能显著扩宽燃烧极限，减少NOx生成，为氨的清洁高效燃烧提供一种新方法。

来源：2023年第03期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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