煤粉富氧燃烧反应机制研究进展及展望

煤粉富氧燃烧技术因其在二氧化碳减排方面的巨大潜力,成为全球研究的热点。在当前我国以煤为主的能源结构下,深入理解煤粉在富氧燃烧过程中的反应机制对于推动煤炭清洁化、高效化利用至关重要。近年来,分子层面的模拟手段,特别是反应分子动力学和量子化学计算方法,克服了传统实验手段难以揭示煤热解与燃烧反应机理的不足,从分子层面为研究煤的复杂结构和反应机理提供了新的可能。本文从煤的三维网格结构模型出发,进一步拓展至类煤基质结构模型,基于分子以及量子化学的跨尺度研究,详细梳理了煤粉热解与燃烧过程中的产物释放规律,氮元素迁移特性以及主要反应机理;并重点关注了富氧燃烧特征组分对煤粉热解与燃烧的影响机制与作用规律。最后就揭示复杂煤结构内部反应过程、反应力场开发、分子模型修正等问题,对分子与量子跨尺度模拟进行了总结与展望,力图为新型富氧燃烧技术的开发奠定理论基础。

张海(1987—),男,江苏张家港人,博士生导师,副教授。E-mail:zhanghai@sjtu.edu.cn