大气污染控制工程_第九章_氮氧化物污染控制

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第九章 氮氧化物与空气污染,1.,氮氧化物的性质及来源,2.,燃烧过程中氮氧化物的形成机理,3.,低氮氧化物燃烧技术,4.,烟气脱硝技术,了解,NOx,的来源,掌握热力型氮氧化物形成机理,理解低氮氧化物燃烧技术的原理和方法,了解各类烟气脱硝技术的原理和特点,第一节 氮氧化物与大气污染,NOx,包括,N,2,O,、,NO,、,N,2,O,3,、,NO,2,、,N,2,O,4,、,N,2,O,5,大气中,NOx,主要以,NO,、,NO,2,的形式存在,NOx,的性质,N,2,O,：单个分子的温室效应为,CO,2,的,200,倍，并参与臭氧层的破坏,NO,：大气中,NO,2,的前体物质，形成光化学烟雾的活跃组分,氮氧化物的性质及来源,NOx,的性质（续）,NO,2,:,强烈刺激性，来源于,NO,的氧化，酸沉降,NOx,的来源,固氮菌、雷电等自然过程（,5,10,8,t/a,）,人类活动（,5,10,7,t/a,）,燃料燃烧占,90,95,以,NO,形式，其余主要为,NO,2,氮氧化物的来源,氮氧化物的来源,第二节 燃烧过程,NOx,的形成机理,形成机理,燃料型,NOx,燃料中的固定氮生成的,NOx,热力型,NOx,高温下,N,2,与,O,2,反应生成的,NOx,瞬时,NOx,低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的,NOx,NOx,的形成机理,热力型,NOx,的形成,产生,NO,和,NO,2,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,热力型,NOx,的形成,平衡常数和平衡浓度,热力型,NOx,的形成,平衡常数和平衡浓度,热力型,NOx,的形成,上述数据说明：,室温条件下，几乎没有,NO,和,NO,2,生成，并且所有的,NO,都转化为,NO,2,800K,左右，,NO,与,NO,2,生成量仍然很小，但,NO,生成量已经超过,NO,2,常规燃烧温度（,1500K,，有可观的,NO,生成，但,NO,2,量仍然很小）,热力型,NOx,的形成,烟气冷却过程,中，根据热力学计算，,NOx,应主要以,NO,2,的形式存在，但实际,90,95,的,NOx,以,NO,的形式存在，主要原因在于动力学控制,NO/NOx Ratio,boilervehicles,nature gas0.9-1.0 internal comb.engine 0.99-1.0,coal0.95-1.0,6#fuel oil0.96-1.0 diesel engine0.77-1.0,热力型,NOx,的形成,瞬时,NOx,的形成,碳氢化合物燃烧时，分解成,CH,、,CH,2,和,C,2,等基团，与,N,2,发生如下反应,火焰中存在大量,O,、,OH,基团，与上述产物反应,燃料型,NOx,的形成,燃料中的,N,通常以原子状态与,HC,结合，,C,N,键的键能较,N,N,小，燃烧时容易分解，经氧化形成,NOx,火焰中燃料氮转化为,NO,的比例取决于火焰区,NO/O,2,的比例,燃料中,20-80,的氮转化为,NO,Fuel N,HCN,N,2,NO,NHi,(i=0-3),O,H,OH,fast,O,H,OH,fast,O,H,OH,fast,NHi,slow,NHi,NO,slow,氰基,胺类,NOx,的形成,第三节 低,NOx,燃烧技术原理,控制,NOx,形成的因素,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,低,NOx,燃烧技术,传统低,NOx,燃烧技术,1.,低氧燃烧,降低,NOx,的同时提高锅炉热效率,CO,、,HC,、碳黑产生量增加,传统低,NOx,燃烧技术,2.,降低助燃空气预热温度,燃烧空气由,27,o,C,预热到,315,o,C,，,NO,排放量增加,3,倍,传统低,NOx,燃烧技术,3.,烟气循环燃烧,降低氧浓度和燃烧区温度主要减少热力型,NOx,传统低,NOx,燃烧技术,4.,两段燃烧技术,第一段：氧气不足，烟气温度低，,NOx,生成量很小,第二段：二次空气，,CO,、,HC,完全燃烧，烟气温度低,先进的低,NOx,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（,OFA,，燃尽风）喷嘴,类似于两段燃烧技术,先进的低,NOx,燃烧技术,2.,空气分级的低,NOx,旋流燃烧器,一次火焰区：富燃，,N,组分析出但难以转化,二次火焰区：燃尽,CO,、,HC,等,先进的低,NOx,燃烧技术,3.,空气,/,燃料分级的低,NOx,燃烧器,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,NOx,还原燃料比例,2030%,第四节 烟气脱硝技术,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,烟气脱硝技术,1.,选择性催化还原法（,SCR,）,催化剂：贵金属、碱性金属氧化物,还原反应,潜在氧化反应,空气预热器上游,290400,o,C,6090%,转化率,烟气脱硝技术,1.,选择性催化还原法（,SCR,）,烟气脱硝技术,1.,选择性催化还原法（,SCR,）,烟气脱硝技术,2.,选择性非催化还原法（,SNCR,）,尿素和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,9301090,o,C,3060%,转化率,烟气脱硝技术,2.,选择性非催化还原法（,SNCR,）,烟气脱硝技术,3.,吸收法,碱液吸收,必须首先将一半以上的,NO,氧化为,NOx,NO/NOx,1,效果最佳,烟气脱硝技术,3.,吸收法（续）,强硫酸吸收,4.,吸附法,吸附剂：活性炭、氧化锰、碱化的氧化亚铁,Nox,和,SO,2,联合控制技术,吸附剂：浸渍碳酸钠的,-Al,2,O,3,烟气脱硝技术,4.,吸附法（续）,Nox,和,SO,2,联合控制技术,反应式,再生：天然气、,CO,NOx,控制技术比较,LNB-,低氮氧化物燃烧,AOFA-,改进的燃尽风法,SCR-,选择性催化还原,SNCR-,选择性非催化还原,作业,9.4,