煤粉在O_(2)/N_(2)和O_(2)/CO_(2)富氧分级燃烧中的氮元素迁移路径研究

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NO_(x)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NO_(x)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O_(2)/N_(2)和O_(2)/CO_(2)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,O_(2)/N_(2)、O_(2)/CO_(2)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N_(2),少量向NH_(3)、HCN和NO_(x)转化,且N_(2)>>NH_(3)>>HCN,N_(2)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,NH_(3)、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NO_(x)排放。二次风过量氧气系数为1时,O_(2)/N_(2)、O_(2)/CO_(2)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,O_(2)/N_(2)和O_(2)/CO_(2)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N_(2)转化,N_(2)的转化率随二次风氧气体积分数的升高而增大,NH_(3)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CO_(2)能促进焦炭气化反应,导致O_(2)/CO_(2)气氛中各组分的释放率较高,且N_(2)转化率也相对较高。