Abstract
Ammonia has been identified as a sustainable fuel for transport and power applications. Similar to hydrogen, ammonia is a synthetic product that can be obtained either from fossil fuels, biomass or other renewable sources. Since the 1960's, considerable research has taken place to develop systems capable of burning the material in gas turbines. However, it is not until recently, that interest in ammonia has regained some momentum in the energy agenda as it is a carbon free carrier and offers an energy density higher than compressed hydrogen. Therefore, this work examines combustion stability and emissions from gaseous ammonia blended with methane or hydrogen in gas turbines. Experiments were carried out in a High Pressure Combustion Rig under atmospheric conditions employing a bespoke generic swirl burner. OH* Chemiluminescense was used for all trials to determine reactivity of the radical. Emissions were measured and correlated to equilibrium calculations using GASEQ. Results show that efficient combustion can be achieved with high power but at very narrow equivalence ratios using both hydrogen and methane blends. Moreover, low concentrations of OH radicals are observed at high hydrogen content, probably as a consequence of the high NH2 production
چکیده
آمونیاک به عنوان یک سوخت پایدار برای حمل و نقل و کاربردهای تولید قدرت شناخته شده است. همچون هیدروژن، آمونیاک یک محصول مصنوعی است که میتواند از سوخت های فسیلی، بیومس یا دیگر منابع تجدیدپذیر استخراج شود. از سال 1960، پژوهش قابل توجهی برای توسعه سیستم های با قابلیت سوزاندن این ماده در توربین های گاز صورت گرفت. به هر حال، تاکنون این امر محقق نشده است، مزیت آمونیاک که باعث حرکت دوباره آژانس انرژی شده است حامل بودن کربن آزاد است و به عنوان یک انرژی با چگالی بالاتر نسبت به هیدروژن فشرده پیشنهاد میشود. بنابراین در این پژوهش پایداری احتراق و انتشار گازهای گلخانه ای از گاز آمونیاک مخلوط شده با متان یا هیدروژن در توربین های گاز مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشها در تجهیزات احتراقی فشار بالا تحت شرایط اتمسفر با به کارگیری مشعل چرخشی از نوع سفارشی انجام شد. لومینسانس شیمیایی OH برای همه آزمایشها برای تعیین واکنشپذیری رادیکال استفاده شد. گازهای گلخانه ای اندازه گیری شدند و به محاسبات تعادل با استفاده از GASEQ مربوط شدند. نتایج نشان میدهد که بازده احتراق میتواند به قدرت بالا برسد اما در نسبت های هم ارزی بسیار کم با استفاده از مخلوط متان و هیدروژن. علاوه بر این، غلظت پایین رادیکال OH در حجم بالای هیدروژن، احتمالاً یک نتیجه از تولید بالای NH2 است.