wetenschap en technologie van de ammoniakverbranding
dit artikel richt zich op het potentiële gebruik van ammoniak als koolstofvrije brandstof en behandelt recente ontwikkelingen in de ontwikkeling van de ammoniakverbrandingstechnologie en de onderliggende chemie ervan. Om te voldoen aan de COP21-Overeenkomst van Parijs moet de energieopwekking worden gedecarboniseerd door gebruik te maken van koolstofneutrale en algemene koolstofvrije brandstoffen die uit hernieuwbare bronnen worden geproduceerd. Waterstof is een van deze brandstoffen, die een potentiële energiedrager is voor het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen. Echter, de verzending voor lange afstanden en opslag voor lange tijden vormen uitdagingen. Ammoniak daarentegen bestaat voor 17,8 massaprocent uit waterstof en kan worden geproduceerd uit hernieuwbare waterstof en uit lucht gescheiden stikstof. Bovendien zijn de thermische eigenschappen van ammoniak qua kooktemperatuur en condensatiedruk vergelijkbaar met die van propaan, wat het aantrekkelijk maakt als waterstof-en energiedrager. Ammoniak is geproduceerd en gebruikt voor de afgelopen 100 jaar als meststof, chemische grondstof en koelmiddel. Ammoniak kan worden gebruikt als brandstof, maar er zijn verschillende uitdagingen in ammoniak verbranding, zoals lage ontvlambaarheid, hoge NOx-emissie, en lage stralingsintensiteit. Het overwinnen van deze uitdagingen vereist verder onderzoek naar ammoniakvlam dynamica en chemie. Dit artikel bespreekt recente succesvolle toepassingen van ammoniakbrandstof, in gasturbines, medegestookt met verpulverde kolen, en in industriële ovens. Deze toepassingen zijn geïmplementeerd in het kader van het Japanse “Cross-Ministry Strategic Innovation Promotion Program (SIP): Energy Carriers”. Bovendien worden fundamentele aspecten van de ammoniakverbranding besproken, zoals de kenmerken van laminaire voorgemengde vlammen, tegenstroom-tweelaags vuur en turbulente voorgemengde vlammen die door een spuitbrander bij hoge druk worden gestabiliseerd. Verder bespreekt dit artikel details van de chemie van ammoniakverbranding gerelateerd aan NOx productie, processen voor het verminderen van NOx, en validatie van verschillende ammoniakoxidatiekineticamodellen. Ten slotte worden de resultaten voor een gasturbineachtige wervelbrander gepresenteerd met het oog op de ontwikkeling van ammoniakgasturbineverbranders met een lage NOx-uitstoot met één brandstof.
