湖大大气污染控制工程课件12氮氧化物污染控制

第十二章

氮氧化物污染控制第一节氮氧化物的性质及来源Nox组成：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NO2:来源于NO的氧化，具有强烈刺激性，可发生酸沉降

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燃烧过程NOx的类型燃料型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瞬时NO低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NONOx的形成影响氮氧化物形成的因素：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

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NOx4.两段燃烧技术第一段：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，有利于降低燃料型NOX的生成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的总量相对较大如1000MW的电厂排出的烟气可达3×106m3／h，NOx的排放速率约4500kg／h，其浓度是相当低的(体积分数为2.0×l0-4一1.0×10-3)。在未处理的烟气中，与SO2对比，可能只有S02浓度的1／3—1／5。原因之二在于NOX的总量相对较大，如果用吸收或吸附过程脱硝，必须考虑废物最终处置的难度和费用。只有当有用组分能够回收，吸收剂或吸附剂能够循环使用时才可考虑选择烟气脱硝。1.选择性催化还原法（SCR）SCR过程是以氨作还原剂,通常在空气预热器的上游注入含NOX的烟气.此处烟气温度约290—400℃，是还原反应的最佳温度.在含有催化剂的反应器内NO被还原为N2和水，催化剂的活性材料通常由贵金属、碱性金属氧化物和/或沸石等组成。催化剂：贵金属、碱性金属氧化物还原剂：NH3还原反应潜在氧化反应影响因素：温度。设计关键：压力损失:压力损失和催化转化器空间气速的选择是SCR系统设计的关键。据报道，催化转化器的压力损失介于5—7mbar，取决于所用催化剂的几何形状，例如平板式(具有较低的压力损失)或蜂窝式。催化转化器空间气速:当NOX的转化率为60％一90％时，空间气速可选为2200m/h—7000m／h.由于催化剂的费用在SCR系统的总费用中占较大比例，从经济的角度出发，总希望有较大的空间气速。工业实践表明，SCR系统对NOX的转化率为60％—90％。存在的问题：催化剂失活:长期操作过程中催化剂“毒物”的积累是失活的主要因素。由于二氧化硫的存在，所有未反应的NH3都将转化为硫酸盐．生成的硫酸盐为亚微米级的微粒，易于附着在催化转化器内或者下游的空气预热器以及引风机内。降低烟气的含尘量可有效地延长催化剂的寿命。烟气中残留的氨:

随着SCR系统运行时间的增加，催化剂活性逐渐丧失，烟气中残留的氨或者氨泄露也将增加。根据日本和欧洲SCR系统运行的经验，最大允许的氨泄露约为5×10-6(体积分数)。2.选择性非催化还原法（SNCR）还原剂：尿素或氨基化合物作为还原剂，较高反应温度（930℃-1090℃

）还原剂注入部位：炉膛或紧靠炉膛的烟道化学反应注意：需要控制温度避免潜在氧化反应(1100℃)发生3.吸收法碱液吸收必须首先将一半以上的NO氧化为NO2NO/NO2＝1效果最佳3.吸收法（续）强硫酸吸收4.吸附法（见前面吸