王淑勤 付豪 程伟良 付懿

（华北电力大学环境科学与工程系 河北保定 071003）

0 引言

煤燃烧排放的主要含氮有害气体如氮氧化物（NOx）和中间产物氰化氢（HCN），可能导致酸雨、光化学烟雾、温室效应和臭氧层破坏等严重的环境问题［1］，而煤的燃烧是全球NOx 排放的主要来源之一。根据中国电力企业联合会数据，2018 年火力发电量为49 249 亿kWh，占总发电量的70.4%，预计火电作为最主要的发电方式在短期不会改变。 研究煤的氮析出效应，对于理解不同煤种的燃烧过程中氮的排放机理， 以及实现燃煤全流程的超低NOx 排放控制至关重要。 通过研究煤热解和燃烧的氮析出效应， 确定不同煤种及混煤燃烧时氮析出的关键影响因素，并分析其耦合敏感性，进一步构建氮析出的优化参数模型， 可以为精准控制燃烧NOx 排放及燃料氮定向转化打下基础。

1 煤中氮赋存及燃烧生成机理

大部分研究人员认为煤中存在的氮为有机氮， 并且是以吡啶、吡咯（C4H5N）和季氮的形式存在，其比例在不同煤种中存在很大的差异。 吡咯型氮是煤中氮的主要存在形式，占煤中氮总量的50%～80%；吡啶型氮是煤中较为稳定的含氮结构，占煤中氮的0～20%；季氮占煤中氮总量的0～13 %。 吡啶型氮、吡咯型氮的含量随着煤阶增高而减少，而季氮不受煤阶的影响［2］。这些官能团在煤燃烧的过程中释放出来并生成NOx 和N2。

燃烧过程中氮氧化物的生成机理一般可分为以下3 种：

（1）热力型NOx。 空气中的氮气在温度＞1 500 ℃时氧化产生的NOx，其生成机理可用Zeldovich 反应式表示：