煤粉燃燒時富氧部分氣化對NOx 生成的影響研究

程曉磊

（1.煤科院節能技術有限公司，北京 100013；2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點實驗室，北京 100013；3.國家能源煤炭高效利用與節能減排技術裝備重點實驗室，北京 100013）

0 引 言

我國新能源行業發展日益迅速，但能源結構特點決定了化石能源尤其是煤炭資源仍是我國能源行業的基礎支柱。 到2035 年，中國基礎能源消費中煤炭占比仍將接近45%［1］。 在國家對節能環保要求不斷提高的背景下，超低排放、近零排放使環保設備的投資逐漸攀升，嚴重制約了煤粉鍋爐系統的推廣和應用［2］。 煤粉燃燒過程生成的NOx可通過低氮燃燒技術從源頭降低，其關鍵要保證燃燒初期處于還原性氣氛，抑制NOx的生成并還原部分已生成的NOx。 富氧燃燒（Oxy-Fuel Combustion）是新型低氮燃燒技術，使用氧體積分數（如無特殊說明，下文中氣體濃度均指體積分數）比空氣高的氣體燃燒，結合煙氣再循環技術，使煙氣中高濃度CO2與富氧或純氧空氣混合。 富氧燃燒技術在常規電站鍋爐［3-4］和循環流化床［5-6］上均有應用。 單純富氧燃燒并不能 降 低 NOx排 放。 ERIC 等［7］、 FAN 等［8-9］、SHADDIX 等［10］研究表明，煤粉燃燒全過程采用富氧方式，無論富氧（氧體積分數21%～30%）還是純氧燃燒，均會提高煤粉燃燒產生的NOx總量，NOx排放量最大增幅在30%左右。 這是因為，雖然富氧條件下煙氣中N2濃度減少，熱力型NOx降低；但由于單純富氧燃燒時煤粉處于氧化氣氛，富氧氣氛會提高揮發分N 的析出，揮發分N 的轉化為NOx的比例比焦炭N 轉化比例高，導致總體燃料N 的轉化率明顯增加。

富氧燃燒……