第九章固定源氮氧化物污染控制2011

上节主要内容回顾脱硫的方法可分为

和

两类。按照脱硫剂是否以溶液状态进行脱硫而分为和

。以下各种脱硫工艺中

工艺占绝对优势。A.湿法回收B.湿法抛弃C.干法抛弃D.干法回收综合考虑技术成熟度和费用因素，广泛采用的烟气脱硫技术是

工艺。石灰石脱硫系统中最关键的反应是

。石灰石系统与石灰系统一个极为重要的区别是什么？这两个系统运行最佳的pH为多少？传统石灰石/石灰法的工艺流程是什么？加入己二酸到石灰石脱硫系统中，可以大大提高石灰石的利用率。（）加入硫酸镁的石灰石湿法烟气脱硫有哪些好处？从脱硫剂利用率来看，湿法脱硫剂利用>湿干法>干法。（）通常湿法工艺的钙硫比比干法小。（）一般情况下湿法工艺的脱硫率比干法和半干法要高。（）大部分烟气脱硫工艺都采用

作为脱硫剂，原因是其储量丰富、价格低廉，脱硫产物稳定。LOGO大气污染控制工程第九章固定源氮氧化物污染控制主讲人：杨毅红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.烟气脱硝技术内容提要学习要求1.了解NOx的来源2.理解热力型氮氧化物形成机理3.理解低氮氧化物燃烧技术的原理和方法4.掌握SCR脱硝技术原理特点、了解其他烟气脱硝技术的原理和特点第一节氮氧化物的性质及来源NOx包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在NOx的性质N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭氧层的破坏NO：大气中NO2的前体物质，形成光化学烟雾的活跃组分了解氮氧化物的性质及来源NOx的性质（续）NO2: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（5×108t/a）人类活动（5×107t/a）燃料燃烧占90％95％以NO形式，其余主要为NO2氮氧化物的来源氮氧化物的来源P379表9-1根据美国2007年统计，人类活动排放的NOx约57.1%来自交通运输，约35.2%来自固定燃烧源，5.3%来自工业过程，约2.4%来自其他源。2005年我国NOx排放总量为1.94×107t，电力部门排放8.24×106t，其中燃煤电厂贡献率达到97%；工业锅炉排放3.47×106t，燃煤锅炉占84%；民用部门排放1.0×106t，生物质和煤炭各占一半左右；交通部门排放4.76×106t，88%来自柴油发动机；工业过程排放1.92×106t。氮氧化物的来源燃烧过程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N2与O2反应生成的NOx/programs/view/C_pJsLjVpYU/瞬时NO低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO理解NOx的形成机理热力型NOx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NO2生成，并且所有的NO都转化为NO2800K左右，NO与NO2生成量仍然很小，但NO生成量已经超过NO2常规燃烧温度（>1500K)下，有可观的NO生成，但NO2量仍然很小理解烟气冷却对NO和NO2平衡的影响冷却后，燃烧烟气中大约90~95%的NOx仍然以NO的形式存在。因此高温下形成的氮氧化物将以NO形式排入大气环境。NO转化为NO2的氧化反应主要发生在大气中。理解瞬时NOx的形成碳氢化合物燃烧时，分解成CH、CH2和C2等基团，与N2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NN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/O2的比例燃料中20-80％的氮转化为NOFuelNHCNN2NONHi(i=0,1,2)O,H,OHfastO,H,OHfastO,H,OHfastNHislowNHi,NOslowNOx的形成NOx的形成课内讨论：根据氮氧化物的形成机理，试提出控制氮氧化物排放的几点思路。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理解低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，燃烧效率降理解传统低NOx燃烧技术2.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。减少热力型的NOx生成；不宜燃煤、燃油锅炉，宜燃气锅炉。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理解先进的低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，含氮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大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层的破坏已成为危害人类生存的四大杀手；燃煤烟气中所含的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物质是造成大气污染、酸雨和温室效应的主要根源；我国已经开展了大规模的烟气脱硫项目，但烟气脱硝还未大规模开展；/20111111/112933.shtml资料表明：如果不继续加强对烟气中氮氧化物的治理，氮氧化物的总量及其在大气污染物中所占的比重都将上升，并有可能取代二氧化硫成为大气中的主要污染物。烟气脱硝技术国家环保总局2004年经修改后发布的火电厂大气污染排放标准(GB13223—2004)对火电厂NOx的排放已做出限制规定明确提出新建火电站除满足现行排放标准外还须预留烟气脱除氮氧化物装置的空间。相应的排污费征收标准管理办法从2004年7月1日起执行，每当量氮氧化物征收排污费0.6元(原来是不收)烟气脱硝技术废气脱硝是目前发达国家普遍采用的减少NOx排放的方法

选择性催化还原法（Selectivecatalyticreduction,SCR）选择性非催化还原法（Selectivenon-catalyticreduction,SNCR）SCR的发明权属于美国，日本率先于20世纪70年代实现商业化应用日本93%以上废气脱硝采用SCR，运行装置超过300套；德国20世纪80年代引进，并规定发电量50MW以上的电厂都配备SCR；台湾有100套以上的SCR装置在运行；大庆石化、川化集团、北京燕山石化、福建漳州电厂也引进SCR装置上节主要内容回顾大气中NOx的来源主要有哪些？燃烧过程中形成的NOx分为

、

和

三类。染料燃烧烟气中形成氮氧化物主要是以

形式存在？A.N2OB.NOC.NO2D.N2O3当燃烧温度较高时（>1200℃），氮氧化物形成是以类型为主。控制NOx排放的技术措施可以分为哪两类？影响燃烧过程中NOx生成的主要因素是

、

后燃烧区的冷却程度和燃烧器的形状设计等。烟气脱硝技术1.选择性催化还原法（SCR）在催化剂作用下，向温度为280℃～420℃的烟气中喷入氨，将NO还原成N2和H2O催化剂：贵金属、碱性金属氧化物还原反应潜在氧化反应由于该反应没有其他副产物产生，并且装置结构简单，因此适合处理大量烟气理解烟气脱硝技术1.选择性催化还原法（SCR）请思考：脱硫、脱硝和除尘装置流程布置之间的关系？烟气脱硝技术1.选择性催化还原法（SCR）

烟气SCR脱硝法采用催化剂促进氨与还原反应。若使用钛和铁氧化物类催化剂，其反应温度为300℃至400℃，当采用活性焦炭时，其反应温度为100℃至150℃。反应器在锅炉尾部烟道的位置，有三种方案:(1)在空气预热器前350摄氏度位置（高粉尘SCR）.(2)在静电除尘器和空气预热器之间（低粉尘SCR）(3)布置在FGD(湿法烟气脱硫装置)之后（尾部SCR）理解锅炉静电除尘器SCR反应器空气预热器NH3储罐蒸发器去湿法烟气脱硫系统NH3空气NH3NH3+空气SCR反应器置于空气预热器前的高尘烟气中SCR反应器置于静电除尘器与FGD之间锅炉静电除尘器SCR反应器空气预热器NH3储罐蒸发器NH3NH3+空气湿法烟气脱硫系统空气去烟囱空气SCR反应器布置在FGD(湿法烟气脱硫装置)之后锅炉静电除尘器SCR反应器空气预热器NH3储罐蒸发器NH3NH3+空气湿法烟气脱硫系统空气气/气加热器去烟囱空气气/油燃烧器或蒸汽换热器SCR烟气脱硝工艺的影响因素/运行控制1、催化剂的活性催化剂是SCR技术的核心，其形状一般为板式或蜂窝式；催化剂主要成分为V2O5/TiO2；催化剂寿命化学失活：碱金属（Na、K、Ca）和重金属（As、Pt、Pb）引起中毒物理失活：高温烧结、磨损、固体颗粒沉积堵塞而引起催化剂破坏了解SCR烟气脱硝工艺的影响因素/运行控制2、反应温度不同的催化剂具有不同的反应温度范围当反应温度低于催化剂适用温度范围下限：发生副反应，NH3与SO3和H2O反应生成(NH4)2SO4或NH4HSO4当反应温度高于催化剂适用温度范围上限：催化剂通道和微孔发生变形，失活根据催化剂的适用温度范围，SCR工艺可分为：高温工艺（345~590℃）、中温工艺（260~450℃）、和低温工艺（150~280℃）SCR烟气脱硝工艺的影响因素/运行控制3、氨的输入量与混合还原剂NH3的用量根据期望达到的脱硝效率，通过设定NH3和NOx的摩尔比来控制；理论上，1mol的NO需要1mol的NH3；催化剂活性不同，达到相同转化率所需NH3/NOX摩尔比不同NH3与废气的混合程度也十分重要；4、NOx的在线监测喷氨量及NOx排放浓度均根据NOx在线监测仪表的指示值来控制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因素。SCR工业应用

工业锅炉、燃气、燃油锅炉、柴油机、垃圾焚烧炉、工业窑炉、化工厂等烟气脱硝处理中都得到成功的应用烟气脱硝技术2.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(930~1090℃)化学反应同样，需要控制温度避免潜在氧化反应发生商业化的SNCR系统的还原剂利用率：20%-60%。为SCR的3-4倍；NO还原率较低：30%-60%。优势：易于安装。一个典型电厂SNCR系统可在八周内完成安装。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NOxNO/NO2＝1效果最佳烟气脱