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1、煤粉富氧燃烧下NO_x排放特性的模拟研究我国是世界上煤炭资源大国,也是煤炭生产、消费的大国,在很长的一段时间内,煤炭主导着中国的能源结构。氮氧化物(NOx)是煤炭燃烧生成的主要污染物之一,严重破坏生态均衡及人体的健康,而燃烧过程中大量排放的CO2是造成温室效应的元凶之一。富氧燃烧技术(O2/CO2烟气再循环燃烧技术)能够对CO2、SO2、NOx进行综合控制,是一项有极大发展潜力及优势的洁净燃烧技术,因此对煤粉富氧燃烧下NOx排放特性及其影响因素进行研究具有重要意义。本文采用详细化学反应机理分别对甲烷及煤粉
2、富氧燃烧下NOx排放特性进行了模拟研究。首先使用Chemkin软件,对O2/CO2及O2/N2气氛下CH4/NH3、CH4/NO、CH4//NH3/NO火焰下氮转化特性进行了模拟研究,探究了高浓度CO2对燃烧过程中氮转化特性的影响。计算结果表明:对于CH4/NH3火焰,O2/CO2气氛中,CO2通过CO2+H=CO+OH的反应生成高浓度的CO,从而改变了O/H/OH基元池的组成比例,增加了O、H、OH浓度,最终促进了NH3向NO的转化。富燃条件下,CO2浓度对氮转化特性的影响存在三个区域,并且影响较大,而
3、贫燃条件下其影响较小。对于CH4/NO和CH4/NH3/NO火焰,高浓度CO2的存在不利于NO的还原,CHi-NO和NHi-NO的反应是NO还原过程中的重要反应,有利于降低NO排放量。其次,本文基于CRN网络法建立了煤粉富氧燃烧的一维模型,结合前人的实验参数进行模拟。模拟结果表明:富氧燃烧下氮转化率低于空气气氛,富氧燃烧具有较好的NOx减排潜力。富氧燃烧下HCN和NH3浓度均高于空气气氛,有利于NO的再燃反应进行。富氧燃烧煤粉的热解存在点火延迟现象,但CO2气氛对挥发分氮释放终值的影响不大。当焦炭氮以HC
4、N形式释放时氮转化率最低,HCN为焦炭氮的主要析出路径。富氧燃烧中不会产生热力型NOx,并且Zelvioch机理会逆向进行,对NOx有一定的还原效果。富氧燃烧中异相反应的影响大于空气气氛,其中Char-NO反应有利于降低燃料氮转化率,而气化反应会增大氮转化率。增加一级燃烧区的长度,可以降低氮转化率。增加分级深度,氮转化率先减小后增大,存在一个最佳分级深度。烟气再循环有利于NOx再燃反应的发生。主燃区中,反应气无初始NO时,水蒸气会降低氮转化率,而有初始NO时水蒸气抑制了NO的还原。随着粒径的加大,燃料氮转
5、化率先减小后增大,存在一个最优粒径使得NOx排放达到一个最小值,煤的挥发分含量、含氮量、比表面积、反应活性等因素均对NOx排放产生影响,不同煤种NOx排放特性差异较大。
