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挥发分氮和焦炭氮对N2O生成的相对贡献的研究方法——对“原煤/焦炭分别燃烧实验法

分类号：TQ 534.9 文献标识码：A

文章编号： (2000) VRESEARCH METHOD OF RELATIVE CONTRIBUTION OF VOLATILE-N

AND CHAR-N TO N2O FORMATION BASED ON COAL/CHAR RESPECTIVE

COMBUSTION EXPERIMENT：DISCUSSION ON EXPERIMENT AND CALCULATIONLIU Yu LI Guan-hua操作较为简易 YAN An-min

(Henan Electric Power Research Institute,Zhengzhou 450052,China)ABSTRACT：During fluidized-bed combustion of coal,nitrogen in coal (coal-N) is divided into two parts:volat游标卡尺ile-N and char-N,which both make a contribution to 凹线N2O formation.“Coal/Char respective combustion experiment” is one of methods researching the relative contribution of volatile-N and t for this method,there are some shortcomings in experimental technique and calculation of relative contribution. It is pointed out that the temperature for char preparation should be the same as that for coal/char combustion experiment and the equipment for coal/char combustion experiment should be exactly the same one as that for char is demonstrated that the difference between percent conversion of coal-N and that of char-N could not be regarded as that of volatile-N .For the experimental cases in which more than 90% of N in coal remains in char,the percen当务之急t conversion and converted amount of N石材楼梯 in char formed during coal combustion are larger than those of N in char prepared by coal pyrolysis and the latter char cannot be representative of the former one.

KEY WORDS：coal combustion; fluidized-bed; nitrous oxide (N2O); relative contribution; volatile; char; percent conversion▲1 引言 N2O是一种具有破坏臭氧层和加剧大气温室效应双重作用的大气污染物质。煤炭燃烧，特别是低温流化床燃烧，会排放大量的N2O。因此，对流化床燃烧排放N2O的问题进行了许多研究，对N2O的来源和生成、分解机理及影响N2O生成量的因素都有了不同程度的了解［1～3］。

在煤炭燃烧时，首先是煤中挥发分物质的析出(脱挥发分)和燃烧，然后是焦炭的燃烧。煤中氮一部分随挥发分析出成为挥发分氮，另一部分则留在焦炭中成为焦炭氮。挥发分氮通过气相均相反应生成N2O，焦炭氮则通过多相气-固反应生成N2O。因此，挥发分氮和焦炭氮对N2O的生成均有一定贡献。文［4～8］认为多数N2O是由挥发分氮生成，而文［9，10］则认为焦炭氮的贡献大于挥发分氮的贡献。从实验技术上区分，上述文献所采用的方法可以大致分为两类：一类是“原煤/焦炭分别燃烧试验法”，即对原煤和由该原煤经脱挥发分制成的焦炭分别进行燃烧试验，得出煤氮和焦炭氮对N2O生成的贡献，并以二者贡献的差值作为挥发分氮的贡献［4～7，10］。另一类是“批式燃烧试验法”，即只把一定数量的原煤一次性送入流化床进行燃烧试验，选择适当的指标区分挥发分燃烧阶段和焦炭燃烧阶段，以各燃烧阶段对N2O生成的贡献来评价挥发分氮和焦炭氮的相对贡献［8，9］。专业话筒ls等［6］认为煤中挥发分氮和焦炭氮的转化可以被假定为两个独立的过程，煤和焦炭分开试验不是不合理的。而Tullin等［9］认为，在煤、焦炭分别试验的方法中，其连续给煤方式会导致流化床内挥发分反应和焦炭反应同时发生，在挥发分和焦炭之间可能还会发生二次反应。Hayhurst和Lawrence［8］则对事先制备好的焦炭是否真能代表原煤燃烧过程中形成的焦炭存有疑问。但迄今尚未见到对该方法的实验技术和计算方法进行分析、讨论的文献报道。

研究挥发分氮和焦炭氮对N2O生成的相对贡献，对于深入了解N2O的生成机理，寻找降低N2O生成量的有效措施都有积极的意义，而合理的实验和评价方法对于正确评价其相对贡献是非常重要的。本文综合有关的实验结果，从焦炭制备及燃烧试验的温度、燃烧试验设备及相对贡献的计算方法三个方面，对该方法进行分析、讨论。2 方法要点2.1 焦炭的制备

将原煤放入热解装置中，在特定温度和惰性气氛(N2气或Ar气)下热解一段时间，经充分脱除挥发分后制成焦炭，并且认为这样制得的焦炭可以代表原煤燃烧过程中形成的焦炭。

2.2 燃烧试验

分别对原煤和焦炭进行燃烧试验。

将原煤或焦炭以连续进料方式送入流化床，在一个较宽的温度范围内选择若干温度进行燃烧试验。对烟气进行采样、分析，得出煤、焦炭燃烧时N2O的生成量，并且认为焦炭燃烧实验的结果可以反映煤燃烧过程中形成的焦炭的贡献。

2.3学名为(1与ABS相比 相对贡献的评价

2.3.1 N2O生成量评价法［7］

通过燃烧实验得到煤、焦炭的N2O生成量(体积浓度μL/L)，以二者的差值作