优化O2/CO2气氛协同抑制褐煤燃烧中芳香烃与氮氧化物生成的机理与效能研究

《Journal of Cleaner Production》：Optimized O 2/CO 2–fuel atmosphere for the synergistic–Removal of aromatic hydrocarbons and nitrogen oxides from lignite combustion

本研究系统探讨了O2/CO2气氛下褐煤燃烧过程中芳香烃与氮氧化物（NOx）的协同抑制机制，通过实验与理论计算揭示其三重抑制路径（H•提取、延迟氧化与HO2•生成），为清洁煤技术与空气质量改善提供关键理论支撑。

　　

材料与方法

本研究采用中国内蒙古地区典型褐煤作为原料，其工业分析与元素分析依据国家标准GT/T 212–2008与GT/T 476–2001进行，基本性质见表1。另选取内蒙古混合样本以验证结论普适性。

褐煤燃烧特性分析

通过热重分析（TG）评估样本在特定气氛与浓度下的燃烧过程。较低升温速率（10°C/min）更利于凸显氧燃料燃烧特性，实验均以此速率进行以保障一致性。同时，探究了燃烧气氛对污染物生成路径的影响。

结论

本研究系统揭示了O₂/N₂与O₂/CO₂气氛下致癌芳香烃与氮氧化物（NO_x）的协同去除机制。结合实验与量子化学计算，发现优化氧燃料气氛（35% O₂–65% CO₂）可实现显著双污染物抑制，主要结论如下：

1. 1.

   35% O₂–65% CO₂气氛对萘、苯乙烯及热力型NO_x的抑制率分别达73%、65%与86%；

2. 2.

   O₂/CO₂气氛通过H•提取、延迟氧化与HO₂•生成三重机制抑制芳香烃聚合与NO_x形成；

3. 3.

   CO₂引入显著降低H•生成反应活化能（从68.2 kJ/mol降至37.5 kJ/mol）并改变反应路径，增强污染物抑制效果。