洁净煤技术

作者：刘璐, 李鹏飞, 成鹏飞, 刘耀蔚, 胡帆, 柳朝晖, 郑楚光

关键词：煤粉无焰燃烧,燃料氮,详细反应机理,动态自适应反应,数值模拟

无焰燃烧是近年来广受关注的新型高效清洁燃烧技术之一，具有容积式低反应速率燃烧区和典型中低温燃烧特性,需耦合详细反应机理并考虑湍流与化学反应交互，以提高无焰燃烧及其NO生成数值模拟精度。基于动态自适应反应机理对煤粉无焰燃烧和NO生成特性进行了高保真数值模拟研究。通过采用动态自适应机理简化算法，模拟过程实时对自主发展的含氮骨架机理进行当地简化。评估发现，相较于单纯采用骨架机理模拟，采用动态自适应反应可在不牺牲计算精度的条件下获得约3倍的计算加速，且对炉内NO生成的预测精度显著优于传统NO后处理模拟方法。基于经试验验证的模拟结果，还获得了HCN和NH3等典型含氮前驱体的炉内分布，并进一步分析了煤粉无焰燃烧燃料氮转化路径、炉内活跃组分和活跃反应等氮转化关键信息。结果表明，煤粉无焰燃烧NO生成主要取决于NH3、HCN和N2O中间体，而NCO和HNO是较为关键的中间组分。HCN中间体主要通过HNCO/CN和NCO路径生成NO。NH3中间体由HNCO生成，并进一步转化为NH2和HNO，最终生成NO。N2O路径主要参与NO还原，对NO生成贡献较低。CH3CN也是生成NO的重要中间组分，可通过NCO路径生成NO。

来源：2021年第04期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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