洁净煤技术

作者：谢智成, 徐义书, 张凯, 余荣浩, 韩金克, 刘小伟

关键词：氨燃烧,数值模拟,旋流燃烧器,预热解,NO

氨是理想能源,为更好利用纯氨燃料,开发适用纯氨燃料的燃烧器,通过数值模拟对某10kWth天然气旋流燃烧器进行三维建模,并对其纯氨燃烧和氮氧化物排放性能进行计算及仿真分析,探讨空气射流特性对火焰形态、温度分布、NO生成及排放的影响规律,以优化燃烧器纯氨燃烧能力。燃烧早期,旋流对燃料和空气混合影响大,而燃烧后期湍流强度对该过程影响大。发现通过增大空气射流孔面积(由12.8mm2增至19.2mm2)、增加空气射流角度(由15°增至30°)均可增强旋流强度,促进燃料和空气混合,促进氨燃料快速着火和稳定燃烧,缩短着火距离。但过大的射流角度可能导致空气和燃料出现短暂分离,推迟混合过程,延长着火距离。此外,减小射流孔面积、增大射流角度还将增强燃烧器喷嘴附近湍流强度,促进氨燃料和空气混合燃耗,产生局部高温区,导致NO生成浓度升高。经对比优化,空气射流孔面积19.2mm2、射流角度15°、射流速度19.83m/s时纯氨燃烧器实现稳定低NO燃烧,着火距离0.024m、火焰长度0.446m,NO生成峰值浓度和排放浓度分别降至443×10-6和37.7×10-6。

来源：2024年第05期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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