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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富氧燃烧下NOx排放特性进行了模拟研究。首先使用
2、 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 , 而贫燃条件下其影响较小。对于CH4/NO和 CH4/NH3/NO火焰 , 高浓度 CO
3、2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 HCN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
4、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。