氨/煤共燃体系中稀释剂调控的化学动力学特性及NOx减排机制研究

本文聚焦氨(NH3)/煤共燃体系的化学动力学特性，创新性地结合稀释与预热技术，系统解析CO2、H2O、N2和Ar四种稀释剂对火焰传播(LBV)、活性自由基及NO/N2O排放的差异化调控机制，为燃煤电厂低碳改造提供理论支撑。

　　

Highlight

本研究通过构建化学动力学框架，首次揭示了NH₃/煤挥发分共燃体系中稀释剂的"三重作用机制"：氧化剂稀释效应、热物理性质调控和化学相互作用。CO₂与H₂O展现出显著的化学效应，通过NH₂自由基路径主导NO_x抑制过程，而N₂和Ar主要发挥物理稀释功能。

Effects on the LBV

稀释剂对层流燃烧速度(LBV)的抑制强度呈现CO₂>H₂O>N₂>Ar的层级关系。当稀释剂摩尔分数(χ_Diluent)达50%时，CO₂可使LBV锐减85%，其抑制作用在χ_Diluent为30%时出现拐点，这与CO₂高温解离吸热特性密切相关。H₂O则通过三体反应效应显著改变自由基池平衡。

Conclusion

相较于现有研究，本工作采用基础化学动力学方法，在673K、常压条件下系统解析了NH₃/煤挥发分(70%NH₃)共燃体系。发现稀释剂对NO/N₂O排放的抑制效能与其LBV调控趋势高度一致，其中CO₂通过直接参与关键反应（如H+CO₂?OH+CO）重塑H/O/OH/CH₃自由基网络，而H₂O则引发自由基行为的"无序化"特征。