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煤炭燃烧过程中大气污染物NOX形成与转化研究进展

2021-01-15郭思聪张凯霞刘守军杨颂杜文广张红霞上官炬支国瑞

应用化工 2020年12期

郭思聪,张凯霞,刘守军,杨颂,杜文广,张红霞,上官炬,支国瑞

(1.太原理工大学 煤科学与技术教育部和山西省重点实验室,山西 太原 030024;2.太原理工大学 化学化工学院,山西 太原 030024;3.太原理工大学 期刊中心,山西 太原 030024;4.中国环境科学研究院,北京 100012)

煤炭作为重要的化石能源,在我国一次能源消费结构中约占60.4%[1]。煤炭直接燃烧在提供能量转化的同时又带来严重的环境问题,煤炭燃烧可产生硫氧化物(SOX)、氮氧化物(NOX)、颗粒物(PM)等。近几年控制NOX的排放引起并得到各级政府和民众的高度关注,2017年NOX的排放量为1 258.83万t,约为SO2排放总量的1.5倍[1]。NOX对大气生态环境破坏主要有:①会形成酸雨;②经光化反应会生成和分解O3;③促进PM2.5形成[2]。2015年环保部、国家发改委、国家能源局联合印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》,要求NOX的排放值不高于50 mg/m3。因此,在煤炭绿色开发与清洁高效利用中,控制煤炭燃烧中NOX排放就成为重要组成部分之一。煤炭燃烧过程形成的NOX分为热力型、快速型及燃料型,其中燃料型NOX来自煤中氮化合物的燃烧,占NOX总量的90%以上[3],因此减少燃料型NOX的形成是燃烧脱硝的关键。传统控制煤炭燃烧NOX排放方法主要有:燃烧后烟气脱硝和燃烧中脱硝。烟气脱硝在高架源中使用较为普遍,主要使氨、尿素等NOX还原剂在有或无催化剂的条件下,与烟气中的NOX发生反应生成N2和H2O[4]。这些技术在高架源控制NOX排放取得显著成绩,但还存在脱硝效率低、氨逃逸、颗粒物产生等不足[5]。与高架源相比,低矮面源及无组织排放源由于未设置脱硝设施,其造成的环境污染是电厂等高架源的10倍以上[6]。……

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