煤炭学报

作者：陈颢, 郭欣,

关键词：焦炭, 富氧燃烧, 氧化反应, 气化反应, ReaxFF,

加压富氧燃烧技术作为未来燃煤电厂CO2捕集的主要方向之一，近年来受到学界的广泛研究，其中，循环烟气含H2O的湿循环加压富氧燃烧过程被认为有更好的经济性。采用反应分子动力学方法(ReaxFF MD)研究了4～10 MPa压力内，CO2/H2O气氛对焦炭片段加压富氧燃烧的影响。通过原子标记法定量计算了氧化反应、CO2气化反应与H2O气化反应对焦炭转化的贡献，探究了压力与CO2/H2O气氛对焦炭转化的作用机制。结果表明：在焦炭/O2/CO2/H2O混合体系燃烧条件下，H2O的增加抑制了焦炭转化，在较低压力下，H2O约使碳转化率降低10%，在较高压力下，H2O约使碳转化率降低1%；CO2的增加促进了焦炭转化，在所研究压力范围内，CO2约使碳转化率提高了6%～9%。焦炭的整体碳转化率随压力的升高而增加2%～14%，提升幅度随着H2O的增加、CO2的减少而增加，加压使气化反应对焦炭消耗的贡献提高，却降低了氧化反应贡献，该现象在30%-CO2气氛下最明显，随着压力的升高，碳转化率提升14%，氧化反应贡献率降低3%，气化反应贡献率提升17%。氧化反应、CO2气化反应与H2O气化反应三者之间存在竞争关系，在4 MPa，40%-H2O/60%-CO2条件下，随着H2O体积分数的提高，氧化反应贡献降低了22.4%，CO2气化反应贡献降低了5.5%；随着CO2体积分数的提高，氧化反应贡献降低了10%，H2O气化反应贡献降低了12%，氧化反应与气化反应的竞争体现在气化产物与焦炭对O2的竞争上，气化反应之间的竞争体现在对活性位点的竞争上。

来源：2025年第12期

《煤炭学报》期刊编辑部

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