O2/H2O燃烧方式下焦炭N向NO的转化机理

采用实验与密度泛函理论(density function theory,DFT)计算相结合的方法,对oxy-steam燃烧方式下焦炭N向NO的转化机理进行研究;重点探讨O2/H2O工况下煤焦中氮元素的演化机制及NO生成与还原反应过程,得到了主导NO释放的关键反应路径.结果表明:O2/H2O燃烧过程中,由H2O分解产生的OH基团改变了焦炭N的演化,进而影响了 NO的释放.主要表现为,OH自由基吸附在吡啶N表面形成2-吡啶酮,促使更加稳定的N-6向不稳定的N-5发生迁移,从而导致N-5成为含氮前驱物HCN与NH3的主要来源.在NO释放过程中,基元步骤HCN/NH3+OH→NH2+O2→NO主导了 NO的生成.随着H2O浓度升高,OH和NH3产率增大,NH2、NH和N产率降低;说明高浓度的H2O在促进N-6→N-5→NH3的同时,也推动了 HCN和氨类物质向NO转化,从而导致NO释放量增加,焦炭N向NO的转化率升高.