我国是以燃煤发电为主的国家，为减少燃煤电厂CO₂排放，发展替代燃煤的低碳燃料及相应的燃烧技术十分迫切。 

与氢气相比，氨的储存和运输成本低，也更加安全可靠，是一种更具发展潜力的能源载体和载氢低碳燃料。以氨替代部分燃煤，采用氨与煤在锅炉中混合燃烧的方式，是现阶段降低燃煤机组CO₂排放一个现实可行的技术选择。

为在工业尺度燃煤锅炉验证氨煤混合燃烧技术的可行性，烟台龙源电力技术股份有限公司牛涛等联合国家能源投资集团、国电电力发展股份有限公司、天津大学科研人员设计搭建了世界最大容量的40 MWth燃煤锅炉氨煤混合燃烧试验系统，包括全尺度氨煤混燃燃烧器和氨气供应系统，并在此试验台实现了0～25%混氨比例(按热值)的氨煤混合燃烧试验。相关研究成果于3月3日以《燃煤锅炉氨煤混合燃烧工业尺度试验研究》为题在《洁净煤技术》进行了网络首发，天津大学王赫阳教授为通讯作者。

结果表明：

在所有混氨比例下锅炉皆具有良好的稳燃与燃尽性能，且氨煤混燃条件下煤粉的燃尽优于纯燃煤工况;通过分级燃烧，在高混氨比例下可实现锅炉NO_x排放低于燃煤工况。然而，燃尽风率大于20%后，进一步增加燃尽风率对降低NO_x排放效果不显著，但会显著增大锅炉的CO排放和飞灰含碳量，影响锅炉效率。

因此，燃煤锅炉氨煤混合燃烧存在最优燃尽风率，使锅炉NO_x排放与燃尽均处于较优水平。锅炉运行氧量对NO_x排放和NH₃燃尽有显著影响，随运行氧量降低，锅炉NO_x排放显著下降，而NH3排放快速上升；存在一个锅炉最佳运行氧量区间，在此区间内锅炉NO_x与NH₃排放皆可保持在较低水平。

工业尺度试验研究验证了燃煤锅炉氨煤混合燃烧技术的可行性，发现了影响锅炉燃尽与NO_x排放的关键影响因素，为我国燃煤机组实现大幅度CO₂减排提供了一条极具潜力的技术发展方向。

这项研究得到了国家能源集团科技项目的资金支持。

引用格式：牛涛,张文振,刘欣,胡道成,王天堃,谢妍,王赫阳.燃煤锅炉氨煤混合燃烧工业尺度试验研究[J/OL].洁净煤技术:1-10[2022-03-03].DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.CC22022401.

40 MWth燃煤锅炉氨煤混合燃烧试验系统示意

氨煤混燃燃烧器示意

40 MWth氨煤混合燃烧试验台现场照片

氨燃料供应系统现场照片