旋流燃烧器中氨-烟煤混燃污染物排放与飞灰特性的多模式氨喷射实验研究

本文推荐：该研究通过200 kW下行燃烧系统，系统考察了预混(PM)与分级(SM(A)/SM(B))三种氨喷射模式下0-30%掺混比时氨-烟煤混燃特性。创新性发现：预混模式对火焰温度分布影响最小，分级喷射使峰值温度下移；CO/CO2因氨的零碳特性降低，NOx呈现模式依赖性变化（PM模式呈先增后降趋势，30%掺混时恢复至纯煤水平）；10%掺比下OFA配风从10%增至30%可使NOx降低63.3%。飞灰中未燃碳减少，2-10 μm细颗粒占比提升，氨掺杂促进球形Al/Si/Fe氧化物生成。为旋流燃烧器氨煤高效清洁燃烧提供了关键设计依据。

　　

Highlight

本研究采用200 kW下行燃烧系统，系统研究了旋流燃烧器中三种氨喷射模式（预混PM、分级SM(A)/SM(B)）在0-30%掺混比下对氨-烟煤混燃的影响。关键发现：

温度效应

实验温度数据显示（图4），预混模式(PM)下P1-P3区域炉温随氨掺比呈先升后降趋势，最大温差<30°C，表明预混氨喷射对火焰温度分布扰动最小；而分级模式(SM)则使火焰峰值温度位置下移，这种温度场重构现象与氨在燃烧器内的分层释放特性密切相关。

污染物排放

• CO/CO₂：得益于氨的零碳属性，所有模式均呈现下降趋势

• NO_x：呈现显著模式依赖性

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  PM模式：先增后降，30%掺混时神奇地回归纯煤水平

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  SM(A)模式：20%掺比时出现排放最低值

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  SM(B)模式：随氨比例单调上升

  特别值得注意的是，10%氨掺比下，当OFA（燃尽风）比例从10%提升至30%时，PM模式的NO_x直降63.3%——这验证了分级优化氨煤混燃对NO_x控制的卓越效果。

飞灰变形记

氨的加入让飞灰开启"瘦身美容"之旅：

1）未燃碳含量下降，燃烧更彻底

2）平均粒径Dv₅₀缩小，2-10 μm"小个子"颗粒比例上升

3）形貌改造：多孔絮状物减少，球形Al/Si/Fe氧化物组团出道

Conclusion

该研究为旋流燃烧器氨煤混燃系统提供了三大设计金律：

1）预混模式适合温度场稳定需求场景

2）分级喷射可通过温度场调控实现NO_x精准打击

3）氨掺杂能同步提升燃烧效率与飞灰品质