Science et technologie de la combustion de l’ammoniac
Cet article se concentre sur l’utilisation potentielle de l’ammoniac comme carburant sans carbone et couvre les progrès récents dans le développement de la technologie de combustion de l’ammoniac et de sa chimie sous-jacente. La réalisation de l’Accord de Paris de la COP21 nécessite la décarbonisation de la production d’énergie, par l’utilisation de carburants neutres en carbone et globalement exempts de carbone produits à partir de sources renouvelables. L’hydrogène est l’un de ces carburants, qui est un vecteur énergétique potentiel pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Cependant, son expédition sur de longues distances et son stockage sur de longues périodes présentent des défis. L’ammoniac, quant à lui, comprend 17,8% d’hydrogène en masse et peut être produit à partir d’hydrogène renouvelable et d’azote séparé de l’air. De plus, les propriétés thermiques de l’ammoniac sont similaires à celles du propane en termes de température d’ébullition et de pression de condensation, ce qui le rend attrayant en tant que vecteur d’hydrogène et d’énergie. L’ammoniac est produit et utilisé depuis 100 ans comme engrais, matière première chimique et réfrigérant. L’ammoniac peut être utilisé comme combustible, mais la combustion de l’ammoniac présente plusieurs défis, tels qu’une faible inflammabilité, des émissions élevées de NOx et une faible intensité de rayonnement. Pour surmonter ces défis, il faut poursuivre les recherches sur la dynamique et la chimie de la flamme de l’ammoniac. Cet article traite des applications réussies récentes du combustible ammoniacal, dans les turbines à gaz, co-alimentées avec du charbon pulvérisé et dans les fours industriels. Ces applications ont été mises en œuvre dans le cadre du ” Programme Interministériel de Promotion de l’Innovation Stratégique (SIP) : Transporteurs d’énergie ” du Japon. En outre, les aspects fondamentaux de la combustion de l’ammoniac sont discutés, y compris les caractéristiques des flammes prémélangées laminaires, des flammes doubles à contre-courant et des flammes prémélangées turbulentes stabilisées par un brûleur à buse à haute pression. En outre, cet article traite des détails de la chimie de la combustion de l’ammoniac liée à la production de NOx, des processus de réduction des NOx et de la validation de plusieurs modèles de cinétique d’oxydation de l’ammoniac. Enfin, les résultats des ERP pour un brûleur tourbillonnant de type turbine à gaz sont présentés, dans le but de développer des chambres de combustion à turbine à gaz à ammoniac à combustible unique à faible teneur en NOx.
