煤炭学报

作者：吕钊敏, 罗睿, 王毅, 肖勇, 熊小鹤, 王学斌, 阮仁晖, 孙波, 谭厚章,

关键词：氨煤混燃, 预热燃烧, 沉降炉, NO_<i>x</i>, 化学反应动力学,

为解决电站锅炉因空间尺度大，其炉内流场、温度场和浓度场较为无序，易导致氮氧化物(NOx)排放激增从而限制煤氨混燃工程化应用的问题，提出了利用预热燃烧技术促进NH3和煤挥发分氮在预热区提前转化为N2从而降低进入燃烧区燃料氮总量的降氮策略。在自行搭建的电加热式两段沉降炉(drop-tube furnace, DTF)试验系统上考察了预热区过量空气系数(λ1)和混氨比(热值比例)对NO排放及飞灰含碳量的影响，并搭建详细化学反应机理模型对预热燃烧过程中氨氮和煤氮的迁徙转化路径进行了分析。预热燃烧试验和模拟计算结果表明，低预热区过量空气系数工况下，飞灰含碳量随混氨比升高而降低，但NO最大增长幅度超过一倍；此时通过增加预热区过量空气系数可使NO排放增幅逐渐缩小，其原因是氨氮和煤挥发分氮在此过程中向N2的转化率逐渐升高，并最终可达到100%，意味着此时的NO排放仅由焦炭氮的氧化生成量和还原量决定；进一步搭配空气分级可实现20%混氨工况NO排放与纯煤工况相当。预热区化学反应路径分析显示煤热解产物会改变NH3的转化路径，主要体现为促进NH3在CH3等自由基的作用下转化为HCN和HNCO；燃烧区化学反应路径分析则表明碳烟和HO2自由基是还原NO的关键物种。最后对利用开发的新型预热式燃烧器和气化炉预热系统实现氨煤预热燃烧的大型工程化应用进行了展望。

来源：2026年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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