不同富氧气氛下焦炭氮转化及原位还原的数值模拟*

赵红星 郑坤灿 武文斐

(内蒙古科技大学能源与环境学院，内蒙古自治区高效洁净燃烧重点实验室，014010 内蒙古包头)

0 引 言

随着酸雨等环境问题的加剧，富氧燃烧技术在高效洁净燃烧方面体现出巨大的优势，因此越来越受到学者们的关注[1-3]。但煤粉在富氧气氛中的燃烧过程十分复杂，目前用数值方法模拟这一燃烧过程的研究仍不足，而焦炭的燃烧是最慢且影响最大的环节，很多研究都集中在焦炭燃烧阶段[4-7]。由于富氧燃烧减少了热力型氮氧化物的生成，焦炭氮成为氮氧化物的主要来源，因此，研究富氧气氛下焦炭氮的转化，对节约燃料及降低氮氧化物的排放有重要意义。

目前已有很多学者研究了挥发分均相还原氮氧化物，且其机理已经比较明确，而针对焦炭异相还原氮氧化物的研究较少[8-9]。部分学者[10-11]研究了低氧条件下焦炭的燃烧及焦炭氮的转化，结果表明氧气体积分数较低时，焦炭对氮氧化物有明显的还原作用。但这些研究只注重了焦炭对氮氧化物的还原，而忽略了焦炭的高效燃烧，若氧气体积分数过低，焦炭燃烧缓慢，并会生成大量CO气体。而对于如何选取合理的氧气体积分数，既能保证焦炭的高效燃烧，又有利于氮氧化物还原的研究却很少。在焦炭整个燃烧过程中颗粒对NO的还原能力是否有变化尚不明确。由于在燃烧过程中颗粒内部孔隙结构的变化及热质传输特性十分复杂，因此，难以用一般的测试方法对颗粒内部的气体成分进行实时检测。……