煤炭作为我国一次能源主体,其利用过程中所带来的二氧化碳问题正日益得到关注。为应对全新气候变化形势,发展适应于燃煤电厂的二氧化碳捕集封存技术刻不容缓。富氧燃烧凭借其投资少,成本低等优点,成为目前最有可能大规模商业应用的二氧化碳捕集封存技术之一。循环流化床富氧燃烧技术因其燃料适应性广、燃烧强度大、气体污染物排放浓度低等优点,现已成为各国学者的研究热点。此外,大型循环流化床锅炉均配备有外置换热器,能够有效缓解富氧燃烧过程中炉膛热流密度集中的问题,使安全的提高富氧燃烧氧气浓度,发展第二代富氧燃烧技术成为可能。在富氧燃烧过程中,由于烟气再循环的作用,使得进入二氧化碳压缩纯化系统的烟气中NO浓度较高,这会直接影响CO2的压缩、运输以及储存过程,是一个不可忽视的问题。目前,针对于循环流化床富氧燃烧过程中NO的研究仍然处于探索阶段,研究不具有系统性,仍有许多问题尚待解决。本文主要针对循环流化床富氧燃烧过程中NO的生成及转化规律进行相关的研究工作。通过实验分别系统性的研究了煤快速热解过程中燃料氮的迁移转化特性、煤循环流化床02/CO2气氛时NO生成及排放特性、再循环NO-煤焦还原分解特性,并基于兆瓦级循环流化床富氧燃烧中试实验平台,探索了中试规模条件下操作条件变化对富氧燃烧烟气中NO排放的影响。主要研究内容如下:1、在固定床反应器上,探究了煤在CO2及N2气氛下快速热解时燃料氮的迁移转化过程,并获得了 CO2对燃料氮向挥发分氮以及焦炭氮转化的影响规律。研究结果表明,CO2对燃料氮向挥发分氮转化的影响与温度密切相关,低温下CO2会抑制燃料氮向挥发分氮转化,高温下CO2会促进燃料氮的转化。此外,CO2还会促进煤中N-Q向NH3的转化。2、在50 1kW循环流化床富氧燃烧实验台上,通过沿炉膛轴向测量烟气中NO浓度,获得了 NO在炉膛内部的变化规律。研究结果表明,密相区NO浓度最高,沿炉膛轴向存在强烈的NO还原分解行为。提高二次风高度、增加二次风比例、降低一次风氧气浓度均会强化密相区还原性,抑制密相区NO的生成。3、在小型鼓泡流化床反应器上,系统性的探究了再循环NO在炉膛内部的还原分解行为以及不同操作条件对再循环NO-煤焦还原分解反应的影响规律。研究结果表明,煤焦燃烧会降低再循环NO-煤焦还原反应的活化能,促进再循环NO与煤焦的还原反应。再循环NO以及低浓度再循环CO均对再循环NO在炉膛内部的还原几乎没有影响,而再循环SO2会促进再循环NO的分解。提高燃烧反应温度以及整体氧气浓度,同样能够促进再循环NO在煤焦表面的还原分解,提高再循环NO的还原率。4、在兆瓦级循环流化床富氧燃烧中试实验平台上开展了高氧气浓度循环流化床富氧燃烧实验,并探究了不同操作条件变化对富氧燃烧烟气中NO排放浓度的影响规律。研究结果表明,煤在O2/RFG燃烧时NO的排放浓度远低于空气气氛下燃烧时NO的排放浓度(以mg/MJ计)。提高燃烧温度以及整体氧气浓度均会促进燃料氮向NO的转化。由于石灰石的催化作用,添加脱硫剂会造成NO的排放浓度略有增加。此外,实验还证明了氧气分级是一种有效的适应于高氧气浓度富氧燃烧的低NO控制方法。