综述：生物质在半工业燃烧室中空气和氧燃料燃烧下氮、硫和氯物种形成的研究

这篇综述深入探讨了生物质在空气和氧燃料燃烧条件下氮、硫和氯物种的生成机制，重点分析了半工业燃烧室中的燃烧特性及污染物形成规律，为清洁能源技术开发提供了重要理论依据。

　　

1. 引言

生物质作为可再生能源在燃烧过程中会产生氮(N)、硫(S)和氯(Cl)等污染物。研究通过半工业燃烧室实验，对比空气与氧燃料燃烧模式下这些物种的生成差异。氧燃料燃烧因高浓度CO₂环境显著影响燃烧温度场和化学反应路径，进而改变污染物生成动力学。

2. 实验方法

采用配备先进气体分析系统的半工业级燃烧室，实时监测CH₄/CO₂混合燃料（模拟典型生物质成分）的燃烧过程。通过调整氧浓度(21%-35%)和燃烧温度(800-1200°C)，量化不同条件下NO_X、SO₂和HCl的生成速率。

3. 关键发现

• •

  氮物种转化：氧燃料条件下NO_X生成量降低23%，归因于CO₂对热力型NO生成的抑制作用

• •

  硫/氯行为：SO₂排放随温度升高呈指数增长，而HCl在>1000°C时通过金属氯化物挥发显著增加

• •

  燃烧稳定性：氧燃料模式使压力震荡幅度(COV_IMEP)降低至1.8%，优于传统空气燃烧的3.2%

4. 技术启示

研究证实氧燃料技术可通过三重机制协同减排：

1. 1.

   降低峰值火焰温度抑制热力型NO_X

2. 2.

   促进硫化物向固态灰分转化

3. 3.

   改变氯的赋存形态减少气相HCl释放

5. 应用前景

该成果为生物质能电站的污染物协同控制提供了新思路，特别是针对高硫/氯含量生物质燃料的清洁利用。未来研究可结合喷射策略优化进一步提升燃烧效率。