燃煤过程中no_x的生成机理及控制技术

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1、32工业锅炉2005年第6期(总第94期)文章编号:100428774(2005)06232204燃煤过程中NOx的生成机理及控制技术李芳,毕明树(大连理工大学化工学院,大连116012)摘要:简述了煤燃烧过程中NOx的生成途径、生成机理以及排放的影响因素。通过分析燃煤过程中NOx的生成过程,阐述了控制其生成和降低排放的原则,并且探讨了目前较常用的几种第一作者:李芳控制NOx污染的技术措施和存在的问题,指出了脱氮技术的现状及发展方向。(1980-),硕士关键词:燃煤过程;氮氧化物;形成;控制研究生。+中图分类号:TK224.11文献标识码:ANOxFormationandCo

2、ntrolTechnologyintheProcessofCoalCombustionLIFang,BIMing2shu(SchoolofChemicalEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dalian116012,China)Abstract:TheinfluencesoftheNOxformation,mechanismanddrainingoffduringcoalcombustionareanalyzedinthispaper.AccordingtotheformationmechanismofNOx,itscontrol

3、technologyandtheprincipleofemissionaredis2cussed.ThepaperalsointroducesthecommonmethodstocontrolNOxpollution,andindicatesthestatusquoanddevelop2mentofDeNOxtechnology.Keywords:coalcombustion;NOx;formation;control1前言万t,据预测到2010年NOx排放总量将比2000年增长136万t左右。NOx对植物有损害,对动物有致我国不仅煤炭资源丰富,也是世界上产煤和用毒作用。大气

4、中NOx和挥发性有机物在太阳光照煤大国。在我国,煤炭是主要的燃料,占一次能源中射下经过一系列复杂的光化学反应,就会产生毒性总消费量的比重为70%。然而煤炭中含有硫、氮等很大的光化学烟雾。而且NOx能形成酸雨,造成水元素,在燃烧过程中会产生SO2和NOx等污染物,污染,还能破坏臭氧层,对全球气候变化产生极为不造成严重的大气污染。在今后一段时间内,我国快利的影响。因此,提高煤的燃烧效率,控制氮氧化物速发展的经济对能源呈现出旺盛的需求,燃煤造成的排放,减少对环境的污染己成为人们日益关注的日趋严重的环境污染将是困扰我国发展的主要难题之一。课题。本文对煤粉燃烧过程中NOx的形成机理及其

5、影响因素的研究现状和发展动向作了综合评述,燃煤过程中生成的氮氧化物,其中NO占90%以上,NO2占5%～10%,而N2O只占1%左右。通并在此基础上,探讨了目前相关的低NOx燃烧技术及烟气脱除氮氧化物等技术。常把这几种氮氧化物称为NOx。燃煤电站锅炉是NOx的主要排放源,2000年全国电站锅炉NOx的平2煤燃烧过程中NOx形成机理及影响因素均排放浓度为750mg/m3,NO排放总量为258.02在燃烧过程中,NOx生成的途径有3种:一是空x气中氮在高温下氧化产生,称为热力型NOx;二是由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自收稿日期:2005207218由基和空气中氮气

6、反应生成HCN和N,再进一步与·环保技术·燃煤过程中NOx的生成机理及控制技术33氧气作用以极快的速度生成NOx,称为快速型NOx;85%以上。燃料型NOx的生成机理极其复杂。目三是燃料中含氮化合物在燃烧中氧化生成的NOx,前,各国科学家所得的结论也不尽相同。德国斯图[3]称为燃料型NOx。加特大学的Hein教授认为燃料型NOx的形成与2.1热力型NOx煤的热解产物和火焰中的氧气浓度密切相关,其中热力型NOx是空气中氮气(N2)在高温下氧化氧气浓度及其分布状况对NOx的产生起决定性作而生成的氮氧化物。其生成机理是由原苏联科学家用,如果在主燃烧区延迟煤粉与氧气的混合,造成燃[1

7、,2]捷里道维奇(Zeldovich)提出来的。按照这一机烧中心缺氧,可使绝大部分气相氮和部分焦炭氮转理,空气中的N2在高温下氧化,是通过一组不分支化为氮气。另外,煤中的挥发性物质成分,特别是还的连锁反应进行的,整个反应的速度,正比于氧原子原性成分的增加,会对NOx的降低产生积极的作的浓度,随着温度的上升和氧原子浓度增大,总的反[4]用。Wanzl等的研究结果表明,燃料氮在低温条应速度增大。由于总反应:件下不易释放出来,中等温度及较短的停留时间条N2+O2→2NO(1)件下进行的热解,煤脱挥发分程度较小