高碱煤高温纯化过程中氮转化机制与合成气增效研究：迈向清洁高效能源利用新策略

本综述系统探讨高碱煤（HAC）高温纯化过程中的氮迁移转化机制与合成气增效策略。研究通过高温滴管炉实验，揭示纯化温度（Tp）对合成气（CO/H2）产量、燃料氮向N2转化（而非NOx）的关键作用，为清洁煤技术（如纯化-燃烧系统）提供理论支撑，对实现低碳排放和能源高效转化具有重要指导意义。

　　

Highlight

高温纯化策略通过调控温度（T_p）显著提升高碱煤（HAC）的合成气（syngas）产率与氮转化效率，为清洁能源系统提供新视角。

Section snippets

Fuel properties

实验原料为典型高碱煤（HAC）——北山煤（BS），其灰分中富含Na₂O（3.56%）与K₂O（1.14%），碱金属特性显著（图1b）。粒径分布集中，利于后续高温反应研究。

Results and discussion

本节系统解析HAC高温纯化过程中的物理化学变化：首先评估实验操作稳定性（3.1节），随后从颗粒尺寸、宏观结构与碳微晶角度分析T_p对煤焦物理性质的影响（3.2节）。高温促进水煤气反应，提升合成气（CO/H₂）产量，并驱动燃料氮向气相转化（如NH₃/HCN），最终优先生成N₂而非NO_x。拉曼光谱显示碳骨架中石墨结构减少、缺陷增多，显著增强气固反应活性。芳香氮结构（如N-Q）在1300°C以上趋于热稳定，而N-5和N-6随温度发生动态转化。

Conclusions

本研究通过高温滴管炉（DTF）平台揭示HAC在纯化条件下的元素转化行为（尤其是燃料氮），为工业中T_p的优化选择提供理论框架，平衡反应活性与氮控制，推动高效低碳煤利用技术发展。