燃煤電站鍋爐摻氨燃燒與排放特性綜述

汪 鑫，陳 鈞，范衛東

(上海交通大學 機械與動力工程學院，上海 200240)

0 引 言

燃煤電站鍋爐是我國主要的CO2排放源之一，在“碳達峰、碳中和”目標下，燃煤電站鍋爐碳減排受到重視。氨氣是一種實現可再生能源大規模可靠存儲的儲能介質，作為燃料利用不會造成碳排放。氨作為優良的無碳燃料，與煤摻混燃燒受到廣泛關注[1-3]。燃煤摻氨(NH3)燃燒可行性較高。與其他技術相比，燃煤摻氨燃燒可利用現有燃煤電廠的低NOx燃燒系統，且由于爐膛內燃燒環境溫度高，既能有效降低CO2排放，又能大大提高氨燃燒穩定性[4-7]。因此，在燃煤電站鍋爐摻燒氨氣能從源頭降低CO2生成量，有望在短期內實現有效的碳減排。

然而，燃煤摻氨燃燒的應用也存在技術性問題。研究表明氨氣燃燒特性差，且存在NOx排放高的風險。但在燃煤鍋爐提供的燃燒及爐內環境條件下，氨氣著火和燃燒效果、NOx排放水平及現有控制燃煤鍋爐NOx排放的空氣分級技術在摻燒氨氣時對NOx的控制效果等有待驗證。為此，筆者針對氨煤摻燒過程中潛在問題進行探討，同時進行了燃煤摻氨燃燒試驗，分析了空氣分級燃燒技術在燃煤摻氨燃燒中的應用，揭示了不同摻氨比例、溫度、摻氨位置時燃煤摻氨燃燒產物的變化規律。

1 現有燃煤電站鍋爐碳減排技術途徑

1.1 現有燃煤鍋爐碳減排技術現狀

CO2捕集利用與封存(Carbon Capture Utilization and Storage，CCUS)是當前國內外高度重視的碳減排技術[8]。針對燃煤鍋爐，該技術旨在從排放側著手，將燃煤生成的CO2分離捕集，并運輸到合適場地加以利用或封存。……