燃煤锅炉低负荷工况下焦炭N向NO的转化机理分析

摘要

为改善燃煤锅炉低负荷运行加剧NO排放的缺点，采用实验和燃烧动力学模拟相结合的方法，探究了低负荷工况对焦炭N释放含氮前体及其向NO转化机理的耦合影响。实验结果表明：1 100℃燃烧温度下，氧气浓度从5%上升到15%,焦炭N向NO转化率从10.2%上升到17.1%,但随着氧浓度升高到20%,焦炭N向NO转化逐渐放缓，氧浓度是影响NO释放的关键因素。模拟结果表明：氧浓度从5%上升15%,基元步骤N-6+O₂→HNCO产率大幅增加，其次在热力学上促进N-6→HCN,加剧了焦炭N释放含氮前体的过程，HNCO→CN→NO主导了NO的生成，焦炭N向NO转化率升高，但随着氧浓度升高到20%,模拟结果的NO产率和实验结果呈现同步放缓趋势。根据敏感性分析，高氧氛围推动了氨类物质的氧化，基元步骤NH₃→NH₂→NO开始逐渐取代HNCO→CN→NO成为主导基元路径，但高氧环境下更有利于焦炭氮释放HCN和HNCO,对NH₃产率提升有限，从而导致NO产率上升放缓。

关键词

低负荷 / 焦炭氮 / 含氮前驱体 / 高氧环境 / 燃烧动力学

基金资助

国家重点研发计划项目(2020YFB0606301)