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Enregistrement W4387127392 · doi:10.1115/gt2023-103074

Experimental and Numerical Results of a Non-DLE Aeroderivative GT Combustion System Burning Methane-Ammonia Blends at Intermediate Pressures

2023· article· en· W4387127392 sur OpenAlexaff
Mario Ditaranto, Marc Füri, Sindre Solvang, Inge Saanum

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueCombustion and flame dynamics
Établissements canadiensSiemens (Canada)
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésNOxCombustorCombustionMethaneAmmoniaNuclear engineeringChemistryNatural gasHydrogenProcess engineeringEnvironmental scienceWaste managementMaterials scienceEngineeringOrganic chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Ammonia is considered as a practical hydrogen carrier, as it can be stored in liquid form at moderate pressures and temperatures and is commonly produced and transported today. Ammonia could be used directly as a Gas Turbine fuel to replace current hydrocarbon-based fuels, but its low reactivity and propensity to produce high NOx will require major combustor design changes. Alternatively, ammonia can be fully or partially converted back into hydrogen and nitrogen before using it as a fuel with additional equipment and penalty on cycle performance. Another option is to replace only part of the natural gas with ammonia to minimize the changes of combustion properties and hence combustor design. Although this only partially decarbonizes the fuel, it may be a viable intermediate step to reduce the gas turbine footprint in the short term and with minimum hardware changes to the GT. This experimental and numerical study investigates combustion of methane-ammonia blends with a simplified version of the non-DLE Siemens Energy SGT-A35 turbine combustion system (Rich-Quench-Lean system, RQL) at pressures up to 8 [bar] and powers up to 100 [kW]. The effect of ammonia/methane ratios and Primary Zone Equivalence Ratio (PZER) on emissions of NOx, CO and N2O has been investigated for different pressures and power. A pressure exponent has been extracted based on this experimental data to provide an order of magnitude of NOx emissions at engine conditions. To complement these experimental results, a simple Chemical Reactor Network (CRN) has been used to support the experimental results further. The experimental results showed that even small amounts of ammonia in methane result in unacceptably high NOx emissions for all Primary Zone temperatures and pressures investigated. Although increasing pressure reduces NOx emissions (as previously reported), extrapolation to engine conditions showed that the order of magnitude of NOx emissions will remain unacceptably high. It is also shown that flame stability becomes insufficient for fuels containing more than 40–50 [% by vol.] of NH3 as blow out occurred for these fuels. Furthermore, the results showed that N2O emissions are very low for rich Primary Zone Equivalence Ratios and increase approximately exponentially with decreasing equivalence ratios, but remained below 10 [ppm] for cases at higher pressures. Finally, the CRN results reproduced the experimental trends qualitatively well for %NH3 variations but PZ ER variations and absolute values could not be matched for all cases simultaneously without re-tuning of the CRN.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,717
Score d'incertitude au seuil0,572

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,010
Tête enseignante GPT0,238
Écart entre enseignants0,228 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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