铁镍复合助剂对煤热解过程中氮迁移规律的影响

刘月华，上官炬，刘守军，3，杨颂，杜文广

（1 太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，山西太原030024；2 山西省民用洁净燃料工程研究中心，山西太原030024；3 太原理工大学化学化工学院，山西太原030024）

众所周知，在我国煤炭是进行生产生活不可或缺的能量来源之一，消费占比高达63%[1−4]。作为一次能源，煤炭直接或间接燃烧是必不可少的过程，但是煤炭在燃烧过程中会释放大量氮氧化物（NOx）污染物，相关资料表明，燃煤氮氧化物排放量占到大气NOx排放总量的67%[5]。显然，燃煤已成为我国NOx排放的主要来源。然而，NOx的大量排放会导致酸雨、温室效应、光化学烟雾甚至会危害人体健康[6−8]。因此，研究如何减少燃煤过程中NOx的排放至关重要。

在1200℃下，NOx的生成主要是来自煤中的燃料型氮[9]。煤燃烧分为两个阶段，即热解和燃烧[10−11]。在热解阶段（脱挥发分）煤中氮一部分迁移到挥发分中，以HCN、NH3、焦油氮的形式存在，同时有少量的N2产生；另一部分残留在焦炭中，以焦炭氮的形式存在。然后在燃烧阶段，焦炭氮被直接氧化为NOx或者发生热分解，同时HCN、NH3也被氧化为NOx。因此，煤热解氮的分布情况对后续燃烧污染物的形成有重要影响。改变热解过程氮的迁移路径使更多的氮迁移到挥发分中并以无污染的N2形式存在，以及降低焦炭中的氮含量可有效降低燃烧阶段NOx的生成。

研究发现，在煤中加入金属助剂可以改变热解过程氮的迁移路径。金属氯化物是最常用的助剂[12]，因为其对煤的热解具有良好的催化活性，并且可有效促进煤中氮向环保的N2转化，有助于实现煤炭的洁净化利用。……