利用分布式燃料喷射技术与进气预热拓展甲烷-氨-空气混合物的旋流燃烧室工作范围

减少温室气体排放的必要性促使人们寻找无碳燃料替代品。氨是一种可用于燃气轮机系统发电的无碳燃料来源。氨燃烧因火焰速度和反应性降低而面临挑战，可通过添加甲烷或天然气来缓解。然而，NOx排放是一个重要问题，在氨的实际应用前需加以解决。已提出的潜在解决方案之一是两阶段富-贫燃烧过程，以在确保反应物完全消耗的同时最小化NOx。本工作评估了两种策略，用于拓宽运行于预混甲烷-氨-空气混合物的旋流燃烧室的稳定性极限，从而有助于两阶段燃烧方法。第一种策略采用分布式燃料喷射方法，利用一种新型微燃料喷射旋流器，同时避免回火问题。第二种策略采用进气预热以提高火焰稳定性并延迟吹熄。通过实验和反应器网络模拟评估这两种策略在拓展燃烧室工作范围方面的有效性。研究了所提策略对NOx排放的影响，并分析了导致NOx生成的潜在反应路径。研究结果表明，分布式燃料喷射策略显著拓宽了运行于甲烷-氨-空气混合物的旋流燃烧器的稳定性极限。进气预热进一步拓展了稳定性极限；然而，这增加了NOx生成，从排放角度看是不可取的。研究发现，富燃料-空气混合物中的NOx显著更低，主要通过负责NO消耗的NHi反应路径的作用实现。