【摘 要】
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为使氨（NH3）燃料充分发挥储氢（H2）储能和降低碳排放的作用,本文以燃气锅炉为典型的热力设备,重点研究了氨用于现有燃气锅炉中时操作工况、燃烧能效和排放的改变,燃烧方式包括化石燃料掺氨和掺氢降碳燃烧,以及氨/氢零碳燃烧。研究的化石燃料包括丙烷和甲烷。本论文从理论上研究了丙烷、甲烷掺氨降碳燃烧与丙烷、甲烷掺氢（氢来源于氨裂解）降碳燃烧的进料、烟气特性与环境效益等差异,为设备改造提供理论依据。结果表明
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为使氨（NH3）燃料充分发挥储氢（H2）储能和降低碳排放的作用,本文以燃气锅炉为典型的热力设备,重点研究了氨用于现有燃气锅炉中时操作工况、燃烧能效和排放的改变,燃烧方式包括化石燃料掺氨和掺氢降碳燃烧,以及氨/氢零碳燃烧。研究的化石燃料包括丙烷和甲烷。本论文从理论上研究了丙烷、甲烷掺氨降碳燃烧与丙烷、甲烷掺氢（氢来源于氨裂解）降碳燃烧的进料、烟气特性与环境效益等差异,为设备改造提供理论依据。结果表明,C3H8/CH4掺NH3/H2燃烧均需要扩大燃料进气通道;氨燃料对现有甲烷锅炉排烟管路的适应性高于丙烷锅炉;现有设备空气供应能力足够保证C3H8/CH4掺NH3/H2燃料有更大的过量空气系数调节范围。在环境效益方面,C3H8掺NH3比C3H8掺H2的降碳效果更好,CH4掺NH3/H2比C3H8掺NH3/H2的降碳效果更好。论文还开展了丙烷掺氨燃烧的实验研究,发现丙烷掺氨燃料可以在燃气锅炉中实现稳定和安全的燃烧,将氨燃料作为丙烷的补充,可显著降低锅炉的碳排放,但能量利用效率与氮氧化物排放达标难以同时满足,需对现有设备进行改造。本论文还提出了无碳燃烧的方案,同时进行冷-热-水联供,可在系统整体能源利用效率提高12.7%的同时,回收烟气中95%的水汽。基于上述研究,本论文认为以氨直接作为储氢代氢的燃料用于现有的燃气锅炉在技术上是可行的,既可掺氨降碳燃烧,也可采用氨/氢混合燃烧实现零碳排放。
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