煤燃烧排放的氮氧化物（NOX）对生态环境造成严重的污染，其中劣质散煤直接燃烧排放的污染物是达到超净排放的大型锅炉等量燃烧后的10～20倍，目前控制和降低NOX排放已成为治理大气中污染物的重要技术之一。煤热解过程是煤燃烧的初始过程，在煤热解过程中会生成大量的NOX前驱物（HCN、NH3等），在后续燃烧过程中转化为NOX，因此控制NOX排放，要同时考虑煤热解和煤燃烧两个阶段，基于此，本课题提出了通过两步法煤热解-燃烧过程中达到减氮脱硝以实现直接煤燃烧降低NOX排放的思路。本课题的减氮思路是：在煤热解中，借助预先引入的金属助剂使煤中氮尽可能的以N2形式迁移到挥发分中，同时，减少热解产物固体燃料中氮化物的含量。脱硝思路是：在煤基固体洁净燃料燃烧中，凭借燃料中的金属助剂使燃料中焦氮主要以N2的形式释放，减少NOX的产生。
　　本文首先采用HF/HCl酸洗处理长焰煤制得脱灰煤，然后利用机械混合法将铁助剂前驱体与原煤或脱灰煤制成实验样品。利用管式炉在热解温度为800～1100℃范围内，进行了铁助剂对实验样品热解过程氮迁移转化影响的实验，考察了热解温度、铁助剂负载比等因素对气、固、液三相中氮含量的影响规律，最终制得最佳热解条件下的洁净焦炭。在燃烧温度为800℃～1100℃范围内，进行了铁助剂对焦炭燃烧过程脱硝性能影响的实验，考察了燃烧温度对燃烧NOX排放特性的影响规律。综合利用XPS、XRD等对实验样品表面元素含量、晶相的表征分析，采用元素分析仪、GC、烟气分析仪、分光光度计、化学发光氮测定仪对热解及燃烧过程中气、固、液三相中氮化物含量进行分析检测。依据整个热解及燃烧过程中的氮平衡，初步确定了铁助剂对煤热解-燃烧过程中NOX控制作用机理。主要研究结果如下：
　　（1）随着热解温度的升高，气态的NH3和HCN产率增加，液态的Tar-N和固态的Char-N产率降低。热解过程中铁助剂促进了煤中氮向N2的转化。
　　（2）铁助剂的最佳负载比为0.5wt.%，氮脱除率最佳热解温度为1000℃，在1000℃下热解，负载铁后NH3、HCN、Tar-N和Char-N和占比有所降低，而氮气占比大大提高；氮脱除率由66.6%提高至93.6%。实现了热解减氮的目的。
　　（3）高温及铁助剂的负载有利于燃烧过程中NOX的脱除。随着燃烧温度的升高，NOX的排放量逐渐降低，且各个温度点，负载铁后的焦炭燃烧NOX排放量均低于脱灰焦；在燃烧温度为1100℃时，NOX排放量达到最低，NOX排放量减少46.7%。
　　（4）通过热解及燃烧的氮平衡分析，发现无论热解还是燃烧阶段，铁都促进了氮向N2的转化，而其它氮化物含量明显降低。
　　（5）两步法煤热解-燃烧过程中减氮脱硝降低NOX排放的思路是可行的。高温热解后的焦炭中铁主要以Fe2O3、Fe3O4、α-Fe形态存在，催化更多的含氮化合物转化为N2；同时，燃烧形成的Fe2O3对NOX和CO、C的还原反应有一定的催化作用。通过铁助剂的一步加入，实现了两步热解减氮、燃烧脱硝的效果。