循环流化床燃煤过程NO_x 和N_2O 产生-控制研究进展.pdf

第 6 卷第 6 期过程工程学报 Vo No .6
2006 年 12 月 The Chinese Journal of Process Engineering Dec. 2006
循环流化床燃煤过程 NOx 和N2O产生−控制研究进展
张磊 1,2, 杨学民 1, 谢建军 1,2, 丁同利 1,2, 姚建中 1, 宋文立 1, 林伟刚 1
(1. 中国科学院过程工程研究所,北京 100080;2. 中国科学院研究生院,北京 100049)
摘要:循环流化床(CFB)燃烧技术因其燃料适应范围广、污染物排放低等优点,近几十年得到广泛应用. 随着当前
环保要求的日益提高,CFB 燃煤过程 N2O 排放浓度较高成为其应用的瓶颈问题. 因此系统总结 CFB 燃煤过程中 NOx
和 N2O 排放的研究现状对开发新型 CFB 燃煤技术具有重要意义. 本工作首先讨论了 CFB 燃煤过程中 NOx 和 N2O 的
均相和异相反应机理,然后应用这些机理分析了床温、过剩空气系数、分级燃烧,以及煤种对 CFB 燃煤过程 NOx 和
N2O 排放的影响. 在此基础上,对常见的抑制 NOx 和 N2O 排放的工艺从机理角度进行了归纳总结. 最后,对 2 种本工
作认为有应用前景的 CFB 燃煤减排 NOx 和 N2O 新技术⎯反向分级燃烧技术及 CFB 解耦燃烧技术进行了简要论述.
关键词:循环流化床;煤炭燃烧;NOx;N2O
中图分类号:TQ531 文献标识码:A 文章编号:1009−606X(2006)06−1004−07
1 前言 2 CFB 燃煤过程中 NOx 和N2O 产生机理
循环流化床(CFB)燃烧技术因其燃料适应能力强、 NOx 的生成机理
[3]
NOx 和 SO2 排放低等优点,在以煤炭为主的固体燃料燃燃煤过程中产生的 NOx 可分为热力型 NOx 、快速
[1−3] [9]
烧领域得以广泛应用. 然而,CFB 燃煤的一个突出型 NOx 和燃料型 NOx. 热力型 NOx (Thermal-NOx)由空
−6
问题是 N2O 排放浓度较高,一般为(20~300)×10 (ϕ), 气中的 N2 在高温下氧化生成,当体系温度高于 1300℃
−6 [4]
有时甚至达到 400×10 (ϕ) ,远高于传统煤粉炉 N2O 排时,热力型 NOx 的生成变得显著. 快速型 NOx
−6 [5,6]
放小于 10×10 (ϕ)的水平. (Prompt-NOx)是由燃烧火焰中的 CHi 自由基和 N2 反应生
随着各国排放标准的日益严格,除 SO2 外,燃煤过成 HCN, HCN 又经其后的若干个基元反应被氧化而成.
程中气体污染物 NOx 和 N2O 的排放也逐渐引起人们关燃料型 NOx (Fuel-NOx)由燃料中的含 N 化合物在燃烧过
[3,7,8]
注. 研究表明,NOx 主要存在于对流层中,可导致程中氧化生成. 由于 CFB 燃煤过程的燃烧温度低,通常
对流层大气中 O3 增加,诱发酸雨,甚至造成光化学烟为 850~900℃,所以 CFB 燃煤过程中几乎没有热力型
[5] [9]
雾污染;N2O 则可穿过对流层到达平流层,诱发平