氮氧化物污染控制培训课件

氮氧化物污染控制氮氧化物的性质及来源bbNONOx x的性质（续）的性质（续）的性质（续）的性质（续）NO2:强烈刺激性，来源于NO的氧化bNOx x的来源的来源固氮菌、雷电等自然过程（5108t/a）人类活动（5107t/a）燃料燃烧占燃料燃烧占 90 90 9595以以NONO形式，其余主要为形式，其余主要为NONO2 22氮氧化物污染控制氮氧化物的来源3氮氧化物污染控制氮氧化物的来源请对比教材请对比教材P379中中2007年的情况。年的情况。4氮氧化物污染控制燃烧过程NOx的形成机理b形成机理形成机理燃料型NOx 燃料中的固定氮生成的燃料中的固定氮生成的NONOx x热力型NOx 高温下高温下N N2 2与与O O2 2反应生成的反应生成的NONOx x瞬时NO 低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NONO5氮氧化物污染控制NOx的形成机理b热力型热力型NOx的形成的形成产生NO和NO2的两个重要反应上述反应的化学平衡受温度和反应物化学组成的影响，平衡时NO浓度随温度升高迅速增加。6氮氧化物污染控制热力型NOx的形成b平衡常数和平衡浓度平衡常数和平衡浓度7氮氧化物污染控制热力型NOx的形成b平衡常数和平衡浓度平衡常数和平衡浓度8氮氧化物污染控制热力型NOx的形成b上述数据说明：上述数据说明：1)室温条件下，几乎没有NO和NO2生成，并且所有的NO都转化为NO2；2)800K左右，NO与NO2生成量仍然很小，但NO生成量已经超过NO2 ；3)常规燃烧温度（1500K）下，有可观的NO生成，但NO2量仍然很小。9氮氧化物污染控制热力型NOx的形成b烟烟气冷却过程中，根据热力学计算，气冷却过程中，根据热力学计算，NOx应主要以应主要以NO2的形的形式存在，但实际式存在，但实际9095的的NOx以以NO的形式存在，主要的形式存在，主要原因在于动力学控制原因在于动力学控制 NO/NOx Ratio boilervehicles nature gas0.91.0 internal comb.engine 0.991.0 coal0.951.0 6#fuel oil0.961.0 diesel engine0.771.010氮氧化物污染控制热力型NOx的形成b热力型热力型NOx形成的动力学形成的动力学Zeldovich模型模型b NO生成的总速率生成的总速率11氮氧化物污染控制热力型NOx的形成b假定假定N原原子的浓度保持不变子的浓度保持不变得到得到代入（代入（6）式得）式得12氮氧化物污染控制热力型NOx的形成b假定假定O原子的浓度保持不变原子的浓度保持不变b最终得最终得13氮氧化物污染控制热力型NOx的形成b积分得积分得NO的形成分数与时间的形成分数与时间t之之间的关系间的关系Y=NO/NOe0 0.5 1 1.5 2.0 Mt1.00.514氮氧化物污染控制热力型NOx的形成各种温度下形成各种温度下形成各种温度下形成各种温度下形成NONO的的的的浓度时间分布曲线浓度时间分布曲线浓度时间分布曲线浓度时间分布曲线15氮氧化物污染控制热力型NOx的形成在各种温度下在各种温度下NONO浓度随时间的变化曲线浓度随时间的变化曲线(N2O240：1)16氮氧化物污染控制瞬时NO的形成b碳碳氢化合物燃烧时，分解成氢化合物燃烧时，分解成CH、CH2和和C2等基团，等基团，与与N2发发生如下反应生如下反应b 火焰中存在火焰中存在大量大量O、OH基团，基团，与上述产物反应与上述产物反应17氮氧化物污染控制b燃燃料中的料中的N通常以原子状态与通常以原子状态与HC结合，结合，CN键的键能较键的键能较N N 小，燃烧时容易分解，经氧化形成小，燃烧时容易分解，经氧化形成NOxb火焰中燃料氮转化为火焰中燃料氮转化为NO的比例取决于火焰区的比例取决于火焰区NO/O2的比例的比例b燃料中燃料中2080的氮转化为的氮转化为NOx燃料型NOx的形成Fuel NHCNN2NONHi(i=0,1,2)O,H,OHfastO,H,OHfastO,H,OHfastNHislowNHi,NOslow18氮氧化物污染控制NOx的形成19氮氧化物污染控制低NOx燃烧技术原理b控制控制NOx形形成的因素成的因素空气燃料比燃烧区温度及其分布后燃烧区的冷却程度燃烧器形状20氮氧化物污染控制低NOx燃烧技术b传统低传统低NOx燃燃烧技术烧技术1.低氧燃烧 降低降低NONOx x的同时提高锅炉热效率的同时提高锅炉热效率 COCO、HCHC、碳黑产生量增加碳黑产生量增加21氮氧化物污染控制传统低NOx燃烧技术b2.降低助燃空气预热温度降低助燃空气预热温度燃烧空气由27oC预热到315oC，NO排放量增加3倍22氮氧化物污染控制传统低NOx燃烧技术b3.烟气循环燃烧烟气循环燃烧降低氧浓度和燃烧区温度主要减少热力型NOx23氮氧化物污染控制先进的低NOx燃烧技术b原理：低空气过剩系数运行技术分段燃烧技术原理：低空气过剩系数运行技术分段燃烧技术1.炉膛内整体空气分级的低NOx直流燃烧器 炉壁设置助燃空气（炉壁设置助燃空气（OFAOFA，燃尽风）喷嘴，燃尽风）喷嘴 类似于两段燃烧技术类似于两段燃烧技术25氮氧化物污染控制先进的低NOx燃烧技术b2.空空气分级的低气分级的低NOx旋流旋流燃烧器燃烧器一次火焰区：富燃，含氮组分析出但难以转化二次火焰区：燃尽CO、HC等26氮氧化物污染控制先进的低NOx燃烧技术b3.空气空气/燃料分燃料分级的低级的低NOx燃烧燃烧器器空气和燃料均分级送入炉膛一次火焰区下游形成低氧还原区，还原已生成的NOx27氮氧化物污染控制烟气脱硝技术b脱硝技术的难点脱硝技术的难点处理烟气体积大NOx浓度相当低NOx的总量相对较大28氮氧化物污染控制烟气脱硝技术b1.1.选择性催化还原法（选择性催化还原法（SCR）（）（学习重点学习重点）催化剂：可为贵金属，也可以是Cu、Cr、Fe、Mn等非贵金属的氧化物或盐类。还原反应潜在氧化反应温度需在温度需在350以以上才能进上才能进行，行，450以以上才变得激烈。上才变得激烈。29氮氧化物污染控制烟气脱硝技术b1.选择选择性催化还原法（性催化还原法（SCR）30氮氧化物污染控制选择性催化还原法（SCR）优点：b还原剂基本不与氧气反应，避免了其无谓消耗，还原剂基本不与氧气反应，避免了其无谓消耗，减少了反应热，床层温度变化小，容易控制。减少了反应热，床层温度变化小，容易控制。b催化剂易得，选择余地大。催化剂易得，选择余地大。b还原剂还原剂NH3易得，起燃温度低，加上反应热低，易得，起燃温度低，加上反应热低，床温通常低于床温通常低于300，有利于延长催化剂寿命，有利于延长催化剂寿命，降低反应器对材料的要求降低反应器对材料的要求。31氮氧化物污染控制烟气脱硝技术b2.选择性非催化还原法（选择性非催化还原法（SNCR）尿素或氨基化合物作为还原剂，较高反应温度化学反应同样，需要控制温度避免潜在氧化反应发生适宜的温度适宜的温度9301090。温度太低，则残留氨量增加；温度太低，则残留氨量增加；温度太高，则副反应加快。温度太高，则副反应加快。32氮氧化物污染控制烟气脱硝技术b2.2.选择性非催化还原法（选择性非催化还原法（SNCR）33氮氧化物污染控制烟气脱硝技术b2.2.选择性非催选择性非催化还原法（化还原法（SNCR）34氮氧化物污染控制烟气脱硝技术b3.3.吸收法吸收法碱液吸收 必须首先将一半以上的必须首先将一半以上的NONO氧化为氧化为NONOx x NO/NONO/NO2 21 1效果最佳效果最佳35氮氧化物污染控制烟气脱硝技术b3.吸收法（续）吸收法（续）强硫酸吸收b 4.吸附法吸附法吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤NOx和SO2联合控制技术 吸附剂：浸渍碳酸钠的吸附剂：浸渍碳酸钠的-Al-Al2 2O O3 336氮氧化物污染控制烟气脱硝技术b4.吸附法（续）吸附法（续）Nox和SO2联合控制技术 反应式反应式 再生：利用天然气、再生：利用天然气、COCO进行再生。进行再生。37氮氧化物污染控制1.什么叫燃料型氮氧化物？什么是热力型氮氧化物？什么叫燃料型氮氧化物？什么是热力型氮氧化物？2.NO和和NO2的主要性质有哪些？有什么危害？主要来源是什么？的主要性质有哪些？有什么危害？主要来源是什么？3.温度和氧气浓度对温度和氧气浓度对NO和和NO2的生成有什么影响？的生成有什么影响？4.烟气循环燃烧控制的主要是什么类型的氮氧化物？为什么烟气烟气循环燃烧控制的主要是什么类型的氮氧化物？为什么烟气循环燃烧能够降低氮氧化物的生成量？循环燃烧能够降低氮氧化物的生成量？5.选择性催化还原法脱氮的原理是什么？主要反应式有哪些？有选择性催化还原法脱氮的原理是什么？主要反应式有哪些？有什么优点？本工艺的两个关键因素是什么？什么优点？本工艺的两个关键因素是什么？6.吸收法净化吸收法净化NOx的主要反应式有哪些？用碱液去除的主要反应式有哪些？用碱液去除NO要满足什要满足什么条件？么条件？7.与硫氧化物的控制相比，氮氧化物的控制有什么特点？与硫氧化物的控制相比，氮氧化物的控制有什么特点？氮氧化物控制部分思考题氮氧化物控制部分思考题38氮氧化物污染控制