第九章_固定源氮氧化物的污染控制ppt课件

1、 氮氧化物的性质及来源 熄灭过程中氮氧化物的构成机理 低氮氧化物熄灭技术 烟气脱硝技术第九章 固定源氮氧化物的污染控制 控制NOx排放的技术措施可以分为两大类：一是源头控制，即经过各种技术手段，控制熄灭过程中NOx的生成反响；二是尾部控制，即把曾经生成的NOx经过某种手段复原为N2，从而降低NOx的排放量。第一节 氮氧化物的性质及来源 NOx： N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 大气中NOx主要以NO、NO2的方式存在 性质： N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭氧层的破坏，其环境循环系统不依赖于其他氮氧化物； NO：大气中NO2的前体物质，构成光化学烟雾的

2、活泼组分； NO2：剧烈刺激性，来源于NO的氧化，会转换成硝酸和亚硝酸；1、氮氧化物性质2、氮氧化物来源 自然过程 固氮菌、雷电等，每年约生成5108t； 人类活动(5107t/a) 燃料熄灭占90以上 化工消费中的硝酸消费、硝化过程、炸药消费和金属外表硝酸处置等 95为NO，其他主要为NO2 由于在环境中NO最终将转化为NO2，因此，估算氮氧化物的排放时都按计算NO2。第二节 熄灭过程中氮氧化物的构成机理 熄灭过程中构成的分为三类： 燃料型NOxFuel NOx 燃料中固定氮生成的NOx 热力型NOxThermal NOx 高温下N2与O2反响生成的NOx 瞬时NOPrompt NOx 低温

3、火焰下由于含碳自在基的存在生成的NO1、热力型NOx构成的热力学 在高温下产生NO和NO2的两个重要反响 上述反响为可逆反响，化学平衡受温度和反响物化学组成的影响 平衡时NO浓度随温度升高迅速添加 平衡浓度与在热电厂实测值是同一数量级 NO和NO2之间的转化 低温有利于NO2的生成 NO生成量与温度的关系上述数听阐明： 室温条件下，几乎没有NO和NO2生成，并且一切的NO都转化为NO2 800K左右，NO与NO2生成量依然很小，但NO生成量曾经超越NO2 常规熄灭温度1500K下，有可观的NO生成，但NO2量依然很小 烟气冷却对NO与NO2平衡的影响 根据热力学计算，NOx应主要以NO2的方式

4、存在，但实践9095的NOx以NO的方式存在，主要缘由在于动力学控制 高温下构成的氮氧化物将以方式NO排入大气环境； NO转化为NO2的氧化反响将主要发生在大气中，所需时间由反响动力学支配。2、热力型NOx构成的热力学Zeldovich模型 主要反响式 上述第2、3式NO生成的总速率 运用化学动力学根本实际，上述第2式生成NO的净速率： 假定N原子的浓度坚持不变那么：即：其中： 假定O原子的浓度坚持不变得到： 假设后熄灭区为常温区，积分得NO的构成分数与时间t之间的关系：各种温度下构成NO的浓度时间分布曲线3、瞬时NO的构成碳氢化合物熄灭时，分解成CH、CH2和C2等基团，与N2发生如下反响：

5、火焰中存在大量O、OH基团，与上述产物反响： 低温火焰中构成的NO多数为瞬时NO在各种温度下NO浓度随时间的变化曲线(N2O240：1) 4、熄灭型NOx的构成 燃料中的N多为以CN键存在的有机化合物。实际上讲，氮气分子中的NN键能比有机化合物中的CN键能大得多，熄灭时CN容易分解，经氧化构成NOx 火焰中燃料氮转化为NO的比例取决于火焰区内NO/O2的比例 燃料中2080的氮转化为NOx 燃料中的氮化物氧化成NO是快速的 熄灭区附近的NO实践浓度显著超越计算的量，缘由在于使NO量减少到平衡浓度的以下反响都较缓慢。Fuel NHCNN2NONHi(i=0,1,2)O,H,OHfastO,H,O

6、HfastO,H,OHfastNHislowNHi,NOslow燃料N熄灭过程表示图 含N燃料构成NO的反响动力学至今仍不清楚，已提出的实际包括： 运用CN作为中间物 当键破坏时释放出原子态氮 部分平衡机理第三节 低氮氧化物熄灭技术 影响熄灭过程中NOx生成的主要要素 熄灭温度 烟气在高温区的停留时间 烟气中各种组分的浓度 混合程度 控制NOx构成的要素 空气燃料比 熄灭区温度及其分布 后熄灭区的冷却程度 熄灭器外形 低空气过剩系数运转技术 降低NOx的同时减少了锅炉排烟热损失，提高锅炉热效率 CO、HC、碳黑产生量增多，飞灰中可燃物质也可添加，从而使熄灭效率下降1、传统的低NOx熄灭技术 降

7、低助燃空气预热温度 当熄灭空气由27oC预热到315oC，NO排放量添加3倍； 降低助燃空气预热温度可降低火焰区的温度峰值，从而减少热力型NOx的生成量。 烟气循环熄灭 采用熄灭产生的部分烟气冷却后，在循环送回熄灭区，起到降低氧浓度和熄灭区温度的作用，以到达减少NO生成量的目的主要减少热力型NOx； 两段熄灭技术 燃料在接近实际空气量下熄灭 第一段：氧气缺乏，烟气温度低，NOx生成量很小 第二段：通入二次空气，CO、HC完全熄灭，烟气温度低 在低空气过剩系数下，不利的燃料空气分布能够出现，这将导致CO和粉尘排放量添加，使熄灭效率降低。2、先进的低NOx熄灭技术 炉膛内整体空气分级的低NOx直流

8、熄灭器 炉壁设置助燃空气(OFA，燃尽风)喷嘴，引入燃尽风保证燃料完全熄灭 类似于两段熄灭技术 主燃区处于空气过剩系数较低的工况，抑制了NOx的生成。 原理 低空气过剩系数运转技术分段熄灭技术 技术特征 助燃空气分级进入熄灭安装，降低初始熄灭区(一次区)的氧浓度，以降低火焰的峰值温度。有的还引入分级燃料，构成可使部分已生成的NOx复原的二次火焰。 空气分级的低NOx旋流熄灭器 技术关键是准确地控制熄灭器区域燃料与助燃空气的混合过程，以便能有效地同时控制燃料型NOx和热力型NOx的生成，同时又要有较高的熄灭效率。 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 空气/

9、燃料分级的低NOx熄灭器 主要特征是空气和燃料都是分级送入炉膛，燃料分级送入可再一次火焰获得下游构成一个富集NH3、CH、HCN的低氧复原区，熄灭产物经过此区时，曾经生成的NOx会部分被复原为N2 。 分级送入的燃料常称为辅助燃料或复原燃料 这种熄灭器的胜利与否取决于： 一次火焰的分散度； 二次火焰的空气/燃料比； 熄灭产物在二次火焰区的停留时间； 复原燃料的复原活性 利用直流熄灭器，在炉膛内构成三个熄灭区：一次区、复原区、燃尽区。常称为三级熄灭技术第四节 烟气脱硝技术 烟气脱硝非常困难，主要问题在于： 处置烟气体积大 NOx浓度相当低 NOx的总量相对较大 烟气脱硝 对冷却后的烟气进展处置，

10、以降低NOx的排放量。 对于火电厂烟气NOx污染控制，目前有两类商业化的烟气脱硝技术： 选择性催化复原法(SCR) 选择性非催化复原法(SNCR)1、选择性催化复原法(SCR)脱硝 过程 以氨作复原剂，通常在空气预热器的上游注入含NOx的烟气。在含有催化剂的反响器内被复原成N2和水。 催化剂：贵金属、碱性金属氧化物 NOx被选择性的复原反响 与氨有关的潜在氧化反响 催化剂失活和烟气中残留的氨是与SCR工艺操作相关的两个关键要素。2、选择性非催化复原法(SNCR)脱硝 尿素或氨基化合物作为复原剂将NOx复原为N2; 由于需求较高反响温度，复原剂通常住进炉膛或紧靠炉膛出口的烟道 化学反响 需求控制温度防止潜在氧化反响发生 工业运转的数听阐明， SNCR工艺的NOx复原率较低，通常在30-60%的范围。3、吸收法净化烟气中的NOx 碱液吸收 与完全去除NOx，必需首先将一半以上的NO氧化为NOx，或者向气流中添加NO2。 NO/NO21效果最正确 碱液吸收的反响过程可简单地表示为： 强硫酸吸收： 此外，熔融碱类或碱性盐也可以作为吸收剂净化含NOx的尾气。4、吸附法净化烟气中的NOx 吸附法既能比较彻底地消除的污染，又能将回收利用 常用吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤 NOx和SO2结合控制技术 吸附剂：浸渍碳酸钠的-Al2O3 反响式： 再生：天然气、CO