アンモニア燃焼におけるアンモニア分解がNOx排出量に与える影響

本研究は、低炭素電力生成に向けた水素強化天然ガスの利用可能性を探るため、ガスタービン燃焼器における水素・メタン混合燃焼の実験的および熱力学的解析を組み合わせた。特許取得済みの二段渦燃焼器を用い、水素比率(γ = 0–40%)、渦巻き羽根角度(30°、45°、60°)、当量比(φ = 0.17–1.00)、燃料噴射戦略といった240の運転条件で、NOx・CO排出量とリーンブローアウト安定性への影響を測定した。水素比率が10%増加するごとに、NOxはゼルデビッチ熱機構により23–24%増加したが、COはφ = 0.3、60°でOHラジカル活性の向上により最大28.5%減少した。最小NOx排出量は…

• 高CO2希釈下での水素酸素燃焼について実験的・数値的に実証し、広範囲の圧力条件下で安定した火炎運転を達成した。

• 中国・杭州の発電所にある255.6MW重負荷ガスタービンを対象に、水素・アンモニア混焼時の熱力学的性能をシミュレーションモデルで解析
• モデルは定格出力254.59MW、効率36.33%を予測し、設計値との誤差はそれぞれ-0.4%、-1.54%
• 水素・アンモニア混焼時に第2・第3段タービン静翼出口マッハ数が安全限界の1を超えることが判明し、IGV角度の低減で安全性が向上する一方効率はわずかに低下

• 天然ガスとHCCI燃焼を用いた対向ピストン型フリーピストンリニアジェネレータ(FPLG)において、CFDシミュレーション上で58%の指示効率を達成した

• 酸素富化燃焼と水素・アンモニア・尿素連携を統合したエネルギーシステムの最適スケジュールモデルを開発。従来の石炭火力シナリオと比較し、総運用コスト8.03%削減、風力発電廃棄コスト57.0%削減、炭素排出量17.7%削減を達成。
• 水素・アンモニア・尿素チェーンにより約1568万元の尿素収益を創出し、炭素資源利用を改善。
• IGDT偏差係数0.03の場合、リスク回避戦略は総運用コスト約1030万元増加、機会追求戦略は約1030万元削減し炭素排出量を19.6トン削減。