【摘 要】
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富氧燃烧是将分离后的O2与高CO2浓度的循环烟气混合,代替空气参与燃烧的碳捕集技术。无焰燃烧是一种强稀释低O2浓度下的新型燃烧技术。两者结合形成无焰富氧燃烧技术,具有温度分布均匀、CO2富集程度高以及NOx释放低等优势,应用于生物质掺混煤粉燃烧可实现负碳排放。为了探究此燃烧模式下生物质掺混煤粉燃料氮转化特性,本文开展了相应实验与模拟研究。基于台架开展了生物质掺混煤粉无焰富氧燃烧NO释放特性实验研究
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富氧燃烧是将分离后的O2与高CO2浓度的循环烟气混合,代替空气参与燃烧的碳捕集技术。无焰燃烧是一种强稀释低O2浓度下的新型燃烧技术。两者结合形成无焰富氧燃烧技术,具有温度分布均匀、CO2富集程度高以及NOx释放低等优势,应用于生物质掺混煤粉燃烧可实现负碳排放。为了探究此燃烧模式下生物质掺混煤粉燃料氮转化特性,本文开展了相应实验与模拟研究。基于台架开展了生物质掺混煤粉无焰富氧燃烧NO释放特性实验研究,关注掺混比、氧浓度、温度、CO2浓度以及煤种对NO释放的影响。实验表明,无焰燃烧典型温度（1273～1473 K）和氧浓度（6%）下,NO释放主要来自燃料氮。同时,解耦燃烧发现,富CO2氛围下,CO2与焦炭反应破坏了其含氮杂环,且该反应与燃料固定碳含量有关,导致除掺混无烟煤外,焦炭NO释放为0;随着掺混比增加（0%～100%）挥发分NO先升后降,生物质热解中燃料氮（-CN）通过反应（-CN（10））（-CN）→2（-C（10））N2转化为N2的量比煤粉更少,且掺混存在协同作用,促进挥发分NO释放,该作用与煤粉含量呈正相关;高氧浓度（12%～21%）下,NH3和CHi对NO的还原,较O/OH自由基对NO的生成作用更强,因此高氧浓度下NO释放更低;随着温度升高（1273～1773 K）,燃料氮（-CN）更多地转化为N2,1673K到1773 K挥发分NO下降趋势最明显,相对降低了73%。以0.58 MW燃烧炉为模拟对象,开展了生物质掺混煤粉无焰富氧燃烧模拟研究,耦合了适用于富氧燃烧的反应机理以及辐射子模型,并对模拟结果进行了验证。结果表明,NO排放由燃料型NO生成和NO再燃决定,生物质掺混比增加使得焦炭NO降低以及NO还原反应增强,NO整体呈现降低趋势;生物质掺混降低NO再燃量,由于生物质C/H含量较煤粉低,削弱了CHi对NO的还原。
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