煤粉在O2/N2和O2/CO2富氧分级燃烧中的氮元素迁移路径研究

魏琰荣

doi:10.3969/j.issn.1007-7677.2023.04.004

摘要：空气分级燃烧在煤粉燃烧初期形成的还原性气氛是抑制燃料型NOx的生成的主要因素,富氧分级燃烧能扩大煤粉燃烧初期还原性区域、延长煤粉在还原性气氛中的停留时间,对不同气氛下煤中氮元素在富氧燃烧过程的迁移路径进行研究,可为抑制焦炭NOx的生成及提升煤粉燃烧效率提供支撑.通过高温滴管炉实验平台,研究O2/N2和O2/CO2富氧分级燃烧条件下过量氧气系数和氧气体积分数对煤粉燃烧过程中固定碳、挥发分、C、H、O、N、S元素的释放及煤中氮迁移转化的影响.实验结果表明:当二次风氧气体积分数为40%时,O2/N2、O2/CO2气氛下的煤中挥发分、固定碳、N、H、O、S的释放率均随二次风过量氧气系数的增加而增加,煤中的挥发分和H元素在煤粉燃烧初期基本完全释放,煤中N、O、S元素的释放与C元素的释放有很强的正相关性.燃烧过程中煤中释放的氮主要转化成N2,少量向NH3、HCN和NOx转化,且N2?NH3?HCN,N2的转化率随二次风过量氧气系数的升高呈先升高后降低的趋势,NH3、HCN转化率随二次风过量氧气系数的升高不断降低,二次风过量氧气系数较低时,烟气中并未检测到NOx排放.二次风过量氧气系数为 1 时,O2/N2、O2/CO2 气氛的NO转化率分别为 29.9%、28.1%.当二次风过量氧气系数为0.5 时,O2/N2和O2/CO2气氛中煤中各组分释放率均随二次风氧气体积分数的增加而增加,煤中释放的氮主要向N2转化,N2的转化率随二次风氧气体积分数的升高而增大,NH3和HCN的转化率均随二次风过量氧气系数的增加而减小.高浓度CO2能促进焦炭气化反应,导致O2/CO2气氛中各组分的释放率较高,且N2转化率也相对较高.