Science and technology of ammonia combustion
Notice bibliographique
Résumé
This paper focuses on the potential use of ammonia as a carbon-free fuel, and covers recent advances in the development of ammonia combustion technology and its underlying chemistry. Fulfilling the COP21 Paris Agreement requires the de-carbonization of energy generation, through utilization of carbon-neutral and overall carbon-free fuels produced from renewable sources. Hydrogen is one of such fuels, which is a potential energy carrier for reducing greenhouse-gas emissions. However, its shipment for long distances and storage for long times present challenges. Ammonia on the other hand, comprises 17.8% of hydrogen by mass and can be produced from renewable hydrogen and nitrogen separated from air. Furthermore, thermal properties of ammonia are similar to those of propane in terms of boiling temperature and condensation pressure, making it attractive as a hydrogen and energy carrier. Ammonia has been produced and utilized for the past 100 years as a fertilizer, chemical raw material, and refrigerant. Ammonia can be used as a fuel but there are several challenges in ammonia combustion, such as low flammability, high NOx emission, and low radiation intensity. Overcoming these challenges requires further research into ammonia flame dynamics and chemistry. This paper discusses recent successful applications of ammonia fuel, in gas turbines, co-fired with pulverize coal, and in industrial furnaces. These applications have been implemented under the Japanese ‘Cross-ministerial Strategic Innovation Promotion Program (SIP): Energy Carriers’. In addition, fundamental aspects of ammonia combustion are discussed including characteristics of laminar premixed flames, counterflow twin-flames, and turbulent premixed flames stabilized by a nozzle burner at high pressure. Furthermore, this paper discusses details of the chemistry of ammonia combustion related to NOx production, processes for reducing NOx, and validation of several ammonia oxidation kinetics models. Finally, LES results for a gas-turbine-like swirl-burner are presented, for the purpose of developing low-NOx single-fuelled ammonia gas turbine combustors.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».