煤中的 N 元素

煤中的N元素 报告人：李娜指导教师：姜峰时间：2013年8月22日

一、概述 1、来源（1）成煤植物中的蛋白质、氨基酸、生物碱、叶绿素和其他组织的环状结构。 • （2）一般煤中的氮含量为0.5%-2.5%（daf） • daf：干燥无灰基（Dry ash-free basis）以假 • 想无水、无灰状态的煤为基准。

2、存在形态 • 烟煤80%~无烟煤55% • 烟煤10%~无烟煤40% （1）五元环吡咯型（2）六元环吡啶型（3）季氮 N与四个烃基结合而形成的NR4(+)，不受煤阶影响，成分最多约占20%。

3、产物及污染 煤燃烧过程中生成的氮氧化物包括NO、NO2、N2O。 NOx可以和SO2一起形成酸雨，也可以形成光化学烟雾；N2O是一种温室气体，间接对臭氧层造成破坏。

二、煤的燃烧 • 煤粒在富氧空气中持续加热导致燃烧的过程可分为以下3个阶段： 3、在足够高的温度和足够多的氧达到煤粒表面的条件下，残余固体粒子本身被点燃和燃烧。 1、热解，释放出挥发物，煤粒被炭化； 2、气态烃类着火和燃烧；

1、热解 煤热解时氮会以不同的化合物形态进入气相、焦油（Tar-N）和焦（Char-N）。挥发分：HCN、NH3、N2和焦油等。 • 气相：10%-20%； • 焦油：10%-15%； • 焦：30%-50%； • 仅有少量以氮气存在

1、热解 • 1.1 温度对HCN和NH3的影响煤被加热在一定温度后，开始脱除挥发分，产生焦油。在更高的温度下，焦油进一步裂解成小分子气体。 NOx前驱物

随着温度的增加，HCN 的热解析出量先略微减小后增加，NH3是先增加后减少。随着温度的增加，热解中析出的NOx前驱物与锅炉中生成的NOx均增加。

煤样快速热解时HCN和NH3的主要来源分别是煤中的吡啶型氮和吡咯型氮。煤样快速热解时HCN和NH3的主要来源分别是煤中的吡啶型氮和吡咯型氮。更高温度（1100~1400℃）下N2可大量形成。 • 830~880℃：HCN的析出较少，NH3的析出较多， • 吡咯型氮； • 880~930℃：HCN的析出急剧增大，NH3的析出 • 急剧减小，吡啶型氮在880℃后开始 • 大量分解；

1.2 煤阶对HCN和NH3的影响 低挥发分煤产生低的HCN和NH3；低阶煤比高阶煤释放的NH3多；高阶煤比低阶煤的HCN的排放量高

1.3 压力对HCN和NH3的影响 加大压力时NH3的形成量增加，在低的加热速率下，压力的影响更大。

1.4 加热速率对HCN和NH3的影响 NH3是慢速加热的产品，HCN是快速加热的产品 • 固定床慢速热解产生较多的NH3；喷流床快速加热产生较多的HCN；

1.5 催化剂的影响 铁催化剂改变了氮在热解产品中的分配，促进了N2，抑制了HCN和NH3的形成。

1.6 对焦氮的影响 氮在焦中的存在形态：季氮下降，吡啶氮上升；煤焦的季氮占据氮总量的80%，只有25%原煤中的氮随挥发分失去，吡咯氮完全消失了。

1.6.1 温度 温度越高，氮含量越低。当温度大于2000 K时，焦中的氮甚至会全部释放。 • 1.6.2 压力提高压力，无论加热速率低还是高，对焦中的N/C比均无影响。

煤 中的 N 元素