燃烧温度对神华烟煤加压燃烧过程中C/N转化特性的影响

摘要

加压O_(2)/CO_(2)燃烧技术是一种可以实现CO_(2)高效捕集的新型燃烧技术。为探究煤粉在加压O_(2)/CO_(2)气氛下的燃烧特性和污染物释放特性,采用加压沉降炉试验系统在0.9 MPa压力下对神华烟煤的加压燃烧(燃烧时间0.3 s)特性和N元素迁移释放特性进行研究。通过在线测量手段分析了O_(2)/CO_(2)气氛下,温度(1073~1273 K)对燃烧过程中气相产物CO、N_(2)O以及NO生成规律的影响。通过离线表征手段分析了温度对燃烧残炭物理化学结构变化的影响。结果表明,煤粉加压燃烧过程中,升高燃烧温度会导致煤中燃料N的气相NO_(x)转化率先升高后降低,相比N_(2)O,升高燃烧温度对NO释放的影响较弱,煤中燃料N向气相NO_(x)转化主要由N_(2)O决定。煤粉加压O_(2)/CO_(2)燃烧过程中,CO和NO浓度随燃烧温度的升高逐渐减小和增大,而N_(2)O释放随燃烧温度的升高先增后减。燃烧温度1273 K时,CO、NO、N_(2)O体积分数分别达到363.5×10^(-6)、10.2×10^(-6)和6.8×10^(-6)。FTIR结果表明,煤粉颗粒表面O—C=O结构含氧官能团比C—OH结构含氧官能团具有更高的燃烧反应活性。燃烧温度从1073 K升至1273 K时,C—O相对含量变化较小,O—C=O、C=O、C—H相对含量分别减小了1%、1%和7%,而C=C/C—C相对含量增加了7%。表明加压燃烧过程中升高温度会促进C—H结构快速消耗,同时提升残炭的芳香程度。1273 K时,煤粉燃烧残炭表面以N-5、N^(-6)形式赋存的N元素相对含量分别减少7%以及增加5%。加压O_(2)/CO_(2)燃烧过程中释放的NO_(x)含氮前驱物主要来源于焦炭中固有的N-Q结构,其相对含量变化较小。