魏 琰 荣

(1.北京天地融创科技股份有限公司，北京 100013；2.国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室，北京 100013)

0 引 言

煤粉燃烧排放的燃料型NOx占氮氧化物排放总量的80%以上，根据燃料型NOx中N元素来源的差异将其分为挥发分NOx和焦炭NOx[1]。

在高温燃烧条件下，煤粉首先热解析出大量挥发分，挥发分N在热解过程中基本完全析出。挥发分N的含量和组分与煤阶密切相关，通常挥发分含量越高，挥发分N的释放量越大[2]。挥发分N主要以HCN和NH3的形式存在，HCN主要来源于焦油和半焦中热不稳定含氮官能N-5和N-6受热分解，NH3主要来源于N-Q加氢反应和HCN的二次反应。NH3形成需要大量的含氢基团且反应活化能较高，使NH3的析出要滞后于HCN[4-5]。无烟煤挥发分含量较低导致NH3和HCN都相对较少，烟煤挥发分N中HCN的比例较高，随着煤阶的降低，挥发分N中NH3/HCN不断上升[6-7]。HCN和NH3能在火焰峰面处被氧化生成NOx，也能将火焰峰面扩散进来的NO还原成N2。挥发分N的氧化-还原过程主要涉及均相N化学反应，可以采用PG2018均相氮化学反应模型对挥发分NO的生成进行准确预测[8]。 胡帆等[9]对完整PG2018模型通过简化处理后得到只含35种物质和259种基元反应的简化模型，简化模型加快了计算速度，且不显著降低计算精度。

焦炭中N主要以N-5和N-6的形式存在于碳的大分子结构中，焦炭N的氧化涉及均相反应和多相反应：一是焦炭燃烧先释放出NH3和HCN，再氧化生成NOx；二是焦炭N异相氧化直接生成NOx。焦炭燃烧过程中氧气对焦炭表面的氮和碳的选择性与煤阶有关，高阶煤焦燃烧时O2更容易与C结合释放CO，而中、低阶煤焦燃烧时O2更容易与N结合释放NO，但在焦炭燃烧过程中N和C的释放依旧有很强的正相关性[5，10]。……