煤炭掺氨燃烧基础研究与技术应用研究进展

TQ534; 能源安全和"双碳"目标影响着全球能源产业链供应链,对我国能源电力系统的安全高效和绿色低碳转型提出了迫切的要求.为保障能源安全,煤电在未来相当长一段时间内仍是我国电力供应安全及可再生能源消纳的重要支撑.为实现碳中和,能源系统逐渐从主要依赖化石能源转向以可再生能源为主,但可再生能源的间歇性、随机性、波动性特点使得电力系统调节更加困难,系统平衡和安全问题更加突出.在这种情况下,以氨为代表等零碳燃料在处理可再生能源的间歇性方面发挥着不可或缺的作用,其既可作为长时大规模储能的载体来实现可再生能源大规模消纳,又可灵活地用在锅炉等动力设备中直接替代燃用.然而,由于零碳燃料与...

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Published in煤炭学报 Vol. 49; no. 6; pp. 2876 - 2886
Main Authors 司桐, 黄骞, 杨远平, 马鹏, 雷小洋, 李水清
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京石油化工学院机械工程学院,北京 102617 01.06.2024
清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,北京 100084%清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,北京 100084
Subjects
氨煤共燃
module magnification
NOx
分级燃烧
staged combustion
artificial intel-ligence
人工智能
ammonia-coal co-combustion
模化放大
low-carbon
低碳
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.ZZ23.1476

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Summary:TQ534; 能源安全和"双碳"目标影响着全球能源产业链供应链,对我国能源电力系统的安全高效和绿色低碳转型提出了迫切的要求.为保障能源安全,煤电在未来相当长一段时间内仍是我国电力供应安全及可再生能源消纳的重要支撑.为实现碳中和,能源系统逐渐从主要依赖化石能源转向以可再生能源为主,但可再生能源的间歇性、随机性、波动性特点使得电力系统调节更加困难,系统平衡和安全问题更加突出.在这种情况下,以氨为代表等零碳燃料在处理可再生能源的间歇性方面发挥着不可或缺的作用,其既可作为长时大规模储能的载体来实现可再生能源大规模消纳,又可灵活地用在锅炉等动力设备中直接替代燃用.然而,由于零碳燃料与化石燃料在理化性质上的差异,导致零碳燃料在燃用过程中存在如火焰稳定性差、易生成氮氧化物等问题,给氨燃料的大规模利用带来了挑战.为此,从煤炭掺氨燃烧的可行性、经济性和必要性出发,对氨煤共燃的化学反应动力学、燃烧特性(着火、稳燃)和污染物生成特性(NOx、飞灰颗粒物和碳烟生成)进行了全面综述,并讨论了以无量纲准则数为基础的燃烧器模化放大准则,详细探讨了现有工业级氨煤燃烧器高效稳定燃烧控制策略,C—N燃料分级、空气分级及其联合控制均有效降低NOx的排放,未来融合人工智能、大数据及数字孪生等信息化技术,有望从源头为下一代面向双碳战略的新型绿色动力发电系统的研发提供科学支撑和路径参考.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.ZZ23.1476