面向双碳目标的煤粉纯化-燃烧:纯化反应N转化
张驰
任强强
韩绍博
胡玉洁
崔瑞芳
李林宣
中国科学院工程热物理研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室,北京 100190;中国科学院大学,北京 100049
摘要：在"双碳"战略目标驱动下,煤炭高效清洁利用技术革新已成为能源领域的重要研究方向.煤粉纯化-燃烧耦合技术作为新型热转化工艺,其核心在于通过预纯化过程实现燃料氮的高效脱除,为后续燃烧环节的NOx源头控制提供新路径.为探究反应温度对煤粉纯化反应氮析出与转化特性的影响,基于高温热化学转化机理,在自行搭建的1700 ℃四温区滴管炉试验台上,设置不同温度条件进行纯化反应.结果表明:反应温度从900 ℃提升至1 300 ℃,煤气中H2和CO占比大幅度增加,煤气产率和煤气组分均有所增加;各组分转化率有所增加,N元素向气相的转化率从48.26％跃升至83.14％,相当一部分焦炭N在高温时发生转化,仅有16.86％燃料N残留在固相焦炭N中,这部分氮将是后续燃烧过程中NOx的主要来源.当温度达到1000 ℃时,燃料N向N2的转化率超过50％,且温度升高能进一步提高还原成N2的比例,同时转化为NH3和HCN的比例也有所增加,而促进燃烧前燃料N的析出并还原成N2是煤燃烧NOx减排的关键所在.另一方面,神木烟煤经过纯化反应,比表面积和孔容积大幅增加,最高分别增加为原煤的66.3倍和10.5倍,平均孔径有所减小,燃料碳架稳定性下降,反应活性位点增加,燃料燃烧特性有所改善,且随温度升高这种改善作用进一步提升,可见纯化反应有利于后续燃料的清洁高效燃烧.
关键词：煤粉纯化反应滴管炉燃烧性能氮转化
分类号：TK16(热能、热力工程)
资助基金：中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划资助项目(YSBR-028)
论文发表日期：2025-02-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 190-197 )
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