n项目名称
　　项目名称：清洁燃烧及污染控制
　　起止时间：2022.01-2026.12
n项目负责人
　　项目负责人：王智化教授。浙江大学求是特聘教授，煤炭分级转化清洁发电协同创新中心副主任、能源高效清洁利用全国重点实验室副主任，2021年获国家自然科学基金杰出青年基金资助，2014年获国家自然科学基金优秀青年基金资助，2015年获中组部“万人计划”青年拔尖人才，2015年获浙江省杰出青年基金资助，另获浙江省151第一层次人才、浙江省第十届青年科技奖等荣誉。博士论文获全国优秀博士学位论文提名。2008—2010年留学瑞典隆德大学，师从瑞典皇家科学院院士、瑞典皇家工程院院士、国际燃烧学会会士、磷光测温技术的开创者和引领者M.Aldén教授。主要从事煤和气体燃料的燃烧及污染控制、燃烧及流动的数值模拟、激光燃烧诊断等方面的研究工作。承担了包括国家自然科学基金杰青、优青、联合重点、面上、青年等项目、国家重点研发国合项目、国家重点研发计划课题、863、973、浙江省杰青、重点等项目。已在国内外能源领域权威期刊《Combustion and Flame》《Proceedings of the Combustion Institute》《International Journal of Hydrogen Energy》等期刊发表SCI收录论文300余篇，Google学术总引用15000+，h指数61，Springer出版社出版英文专著1部，科学出版社、化学工业出版社出版中文专著2部。获国家科学技术进步奖二等奖1项、国家科技创新团队奖1项，浙江省科学技术一等奖2项，发明专利30余项，1项发明专利获2017年度浙江省专利金奖，入选爱思唯尔2021-2025年度TOP2%学者、连续5年入选终身学者。
n研究目标
　　采用微观与宏观、试验与模拟相结合的手段，研究氨与煤粉掺混燃烧机理，发展能精确描述氨与煤粉掺烧过程的反应动力学机理，结合CFD实现氨与煤粉射流火焰的燃烧过程模拟，掌握均相/非均相燃烧及污染物生成和抑制规律，结合炉内燃烧调控及尾部SCR催化还原过程匹配优化，最终形成氨与煤粉掺混燃烧的低碳新技术，用于我国大型电站燃煤锅炉的低碳化改造，服务碳中和的国家战略，为我国新型低碳能源体系的构建提供重要的理论和技术支撑。
n研究内容
　　1）氨与煤粉混合燃料的着火及燃烧：采用自制的Hencken型高温煤粉射流燃烧试验台架，获得0~50%热值掺混比例下的氨气与煤粉的点火及燃烧特性。研究褐煤、烟煤、无烟煤等不同煤阶、不同粒径、不同过量空气系数条件下的着火延迟、火焰温度、火焰结构特性。采用高速相机及像增强型ICCD相机捕捉火焰边界及OH*、CH*自发辐射，获得不同射流高度及停留时间下的煤粉颗粒着火特性、煤粉气固多相火焰边界、NH₃气体火焰边界及单颗煤粉周边的OH*、CH*分布，以获得煤粉颗粒的着火以及混合燃料的火焰结构特征。在煤粉颗粒上负载氯化铟作为示踪，利用铟原子双线跃迁的TLAF测温技术，实现煤粉颗粒表面温度的在线测量，发展氨与煤粉混合燃料的非均相着火模型。
　　2）氨与煤粉掺混燃烧条件下的反应动力学机理：采用已建成的热流量平面火焰测试平台，针对典型煤种的挥发分组分，包括H₂、CH₄、CO、CO₂、C₂H₄、C₂H₆、C₃H₈等典型成份，研究不同当量比、不同氨气掺混比例条件下的火焰燃烧特性。采用激光诱导荧光PLIF等手段在线测量OH、NH、NH₃、NO等组分在火焰中的分布及生成规律，采用光谱吸收及NO饱和LIF技术实现NO的定量标定，采用Rayleigh散射、双线原子荧光TLAF技术获得瞬态的火焰温度场，研究氨气与煤粉掺烧初期的均相燃烧过程。优化已有的NH₃燃烧反应动力学机理，进一步加入典型挥发分组分相关基元反应，构建能全面描述氨与煤粉掺烧过程的化学反应动力学机理，结合LESsCOAL实现氨气与煤粉射流燃烧的过程模拟，获得氨与煤粉掺烧过程的微观规律。
　　3）炉内燃烧与尾部烟气净化的匹配优化：拟采用英国Lenton高温沉降炉结合K-Tron双轴微量煤粉进样系统开展热态宏观燃烧试验。沉降炉最高温度可达1600^_°C，煤粉进样精度<0.5%，利用炉顶不同长度陶瓷管实现NH₃及空气的不同位置掺混，模拟空气分级燃烧及NH₃的不同添加位置。燃烧烟气采用便携式FTIR烟气分析仪GASMET对于O₂、CO、CO₂、NO、NO₂、N₂O、NH₃等组分进行在线测量，获得不同氨气掺烧比例及温度、气氛、掺混方式、NH₃投加位置、分级比例等条件下的煤粉燃烬特性、NO_X生成特性及NH₃反应残留特性，获得NH₃残留与NO_X等摩尔比存在的最佳燃烧方式，从而为在后续SCR催化反应器中实现残留NH₃对于NO_X的还原脱除及协同控制奠定基础。