燃煤锅炉氮氧化物的污染及控制技术综述.docx

Ξ燃煤锅炉氮氧化物的污染及控制技术综述钱斌(南昌有色冶金设计研究院 ,南昌 ,330002)〔摘要〕简述了氮氧化物污染造成的危害 ,分析燃煤锅炉中氮氧化物形成的机理 ,从而提出其控制措施 。〔关键词〕氮氧化物环境保护脱硝1前言我们的世界面临着四大严重问题 : 人2氮氧化物的危害煤燃烧生成的氮氧化物主要是一氧化氮 (占氮氧化物总量的 95 %) 和 二 氧 化 氮(占氮氧化物总量的 5 %) , 它们对人 的 毒 性很大 ,损害植物 ,形成光化学烟雾 。当化 学 烟 雾 浓 度 ( 以 臭 氧 浓 度 计) 为 (012～016) ×10 - 6 时 ,人接触 3 小时后 ,视 力会下降 。浓度为 (1～2) ×10 - 6 ,人接触 2 小时 ,就会感到头痛 、胸痛 ,肺活量减小 ,从口爆炸 、能源枯竭 、粮食匮乏和环境污染 。污染正日益破坏着人类赖以生存的环境 。 不全面治理环境污染将贻害人类的未来 。环境的污染包括大气的污染 。在各种 大气污染物中 ,氮氧化物的污染及其造成 的危害不容忽视 。氮氧化物种类很多 ,有 NO 、NO2 、N2O 、NO3 、N2O3 、N2O5 等 , 总 称 NOX 。造 成 大 气 污 染 的 主 要 是 一 氧 化 氮 (NO) 和二氧化氮 (NO2 ) ,据有关资料统计 , 全世界每年向大气排放的氮氧化物为 7500 万 t 。1990 年 , 我国向大气排放的氮氧 化 物达 850 万 t 。我国是煤炭生产大国 ,年产 煤量居世界第一 ,煤炭在我国电力工业中 占有举足轻重的地位 。1994 年 ,全国发电 量 019 ×1012 kWh , 其中火力发电占 80 % , 耗煤约 400Mt 。而每燃烧 1 t 煤就产生约 8～9 kg 氮氧化物1 。故燃烧锅炉是我国大 气污染的主要污染源之一 ,也是氮氧化物 污染的主要污染源之一 。- 6而慢性中毒 。若浓度达 50 ×10时 ,人接触 1 小时内 ,就可能死亡 。 典型事例便是列为世界十大环境污染事故的 1952 年美国洛杉矶光化学烟雾事 件 。该事件致使大批居民发生眼睛红肿 、 喉痛咳嗽 、皮肤潮红等症状 ,严重者心肺功能衰竭 。有 400 余名 65 岁以上老人因此 死亡2 。此外大面积植物受损 。氮氧化物的危害已越来越受到人们的 关注 , 治 理 氮 氧 化 物 污 染 已 是 大 势 所 趋 。1997 年 12 月 3 日至 5 日 ,中国能源研究会在北京召开北京能源与环境研讨会 ,中国 能源研究会理事长黄毅诚在总结报告中提Ξ 收稿日期 :1999 - 08 - 10有 色 冶 金设计 与 研 究第 21 卷·42 ·出 :今后 ,北京已建成的燃煤电厂均要建脱硫脱氮装置 。我国在《GB13223 - 1996》《火 电厂大气污染物排放标准》中对燃煤锅炉的氮氧化物的排放提出了具体的限制 。目前 ,世界上各个国家都根据自己能源结构 、 技术状况订立自己的排放标准 ,这些标准 随着技术的进步 ,经济实力的加强以及对 环境意识的提高而不断提高 。一般认为 , 我国对氮氧化物的排放给予更严格的限制 只是时间问题 。高温 型 氮 氧 化 物 的 生 成 具 有 如 下 特性 :(1) 受温度影响极大 。温度越高 ,生成量越大 。(2) 氧气浓度越高 ,生成量也越大 。 第三种氮氧化物是在高温下 , 空气中的氮与烃在燃烧过程中的部分中间产物发 生反应生成氮原子 ,氮原子再与氧反应生成一氧化氮 。这部分氮氧化物正在燃煤锅炉中所占比例很小 ,可以忽略不计 。 分析氮氧化物生成机理可以得出如下结论 :燃烧产生的氮氧化物与燃烧的最高 温度 ,烟气在高温区滞留时间 ,燃烧区的氧含量以及燃料中氮含量有关 。当然与锅炉结构及燃烧工况亦有密切关系 。3燃煤锅炉中氮氧化物形成机理控制燃煤锅炉中氮氧化物的排放 ,防止大气污染 ,首先需从分析煤燃烧中产生氮氧化物的机理着手 。 氮氧化物按其在燃煤锅炉中形成的机理分为三种 。第一种为燃料型氮氧化物 ( F- NOX) . 它是由燃料中的氮 (N) 及氮化合 物 ( HCN ,NH , C2N2 等) 在炉内与氧化合产 生的 氮 氧 化 物 。当 炉 膛 温 度 在 1 000 ～1 500 ℃之间 ,燃料型氮氧化物是锅炉排烟 中氮氧化物的主要部分 。它的生成除了与燃料本身有关外 ,还与燃烧状况有很大关 系 。具体有以下生成特性 。(1) 受氧浓度影响大 。氧浓度越高 ,生 成量越大 。(2) 受温度影响较小 。(3) 与燃烧的空气混合状况有关 。 此外 ,烟气在高温区滞留时间越长 ,燃料型氮氧化物生成量越大 。第二种为高温型氮氧化物 ( T - NOX , 又称热反应型氮氧化物)