煤粉O2/CO2无焰燃烧NOx排放机理研究

为了CO2富集与NOx低排，煤粉O2/CO2无焰燃烧(即O2/CO2燃烧方式下煤粉空气无焰燃烧)是一条大有潜力的途径。燃烧条件决定着煤粉燃烧NOx转化过程与释放机理。基于此，利用燃烧实验与仪器分析相结合方法，周密选择典型煤种与实验条件，从自由基层面上揭示热力和瞬时NOx的转化途径；探索"两高一低"新的燃烧条件（高氧化剂温度、高CO2与低O2浓度）下挥发份NOx转化机制；探讨新的燃烧条件下煤焦结构演化的特殊性及其NO异相还原过程，揭示煤焦异相还原机理。在此基础上，揭示煤粉O2/CO2无焰燃烧NOx排放机理。研究成果为煤粉O2/CO2无焰燃烧的燃烧器结构优化、燃烧条件改善、NOx排放的预测与控制提供理论基础，同时为发展清洁高效煤炭利用方式提供新思维，丰富无焰燃烧与NOx转化机理理论。

煤粉高温O2/CO2燃烧是一项新颖的节能减排技术. 通过项目研究，获得以下结论。. (1) 采用丙烷气体在燃料贫燃条件下的燃烧产物作为煤粉射流燃烧所需的高温空气。该协流燃烧器可提供氧气浓度7～9％左右、高温空气温度 为1000～1100 K左右的高温空气。. (2) 利用高速摄影对射流火焰振荡频率进行了测量。火焰振荡频率随化学当量比 先增加，然后降低；火焰振荡频率基本上不随O2/CO2比例变化。. (3) 随着高温空气温度降低、氧气浓度的升高，碳剩余率越低，即燃尽率越高。当一次风为O2/CO2时，随着氧气浓度增加，烟煤和无烟煤的碳剩余率都降低。相同条件下，O2/CO2燃烧环境对无烟煤的影响要大于烟煤，这可能是烟煤含有高灰分的阻碍了CO2与C的气化反应。. (4) 当O2/CO2燃烧时，随着一次风中氧气浓度的增加，烟煤燃烧初期的NOx排放也随之增加，无烟煤燃烧初期的NOx排放先降低然后再增加，其原因可能是着火延迟导致的火焰拉长与火焰峰值温度的降低。富氧燃烧能够有效降低燃烧初期NOx排放，根据煤种的不同，降低幅度为38.78%~59.87%.. (5) 数值计算表明，相对于空气燃烧，无焰燃烧条件下喷嘴附近处HCN浓度要高，NH3浓度差别较小。