氮氧化物污染控制技术演示教学.ppt
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1、氮氧化物污染控制技术一、氮氧化物性质、来源及危害1、氮氧化物性质、氮氧化物性质nNONOx x:N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在n 性质: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,形成光化学烟雾的活跃组分;NO2:强烈刺激性,来源于NO的氧化,会转换成硝酸和亚硝酸;90%2%大气污染物NOx成分2、氮氧化物来源、氮氧化物来源n自然过程自然过程 固氮菌、雷电等,每年约生成5108t;n 人类活动人类活动(510(5107 7t/a)t/a)燃
2、料燃烧占90以上 化工生产中的硝酸生产、硝化过程、炸药生产和金属表面硝酸处理等 95为NO,其余主要为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。2、氮氧化物来源、氮氧化物来源52、氮氧化物来源、氮氧化物来源n我国我国NOxNOx污染现状及排放特点污染现状及排放特点62、氮氧化物来源、氮氧化物来源我国我国NOxNOx污染现状及排放特点污染现状及排放特点73、氮氧化物危害、氮氧化物危害n人体健康人体健康1.NOX中的NO2,进入人体会对呼吸道以及肺部造成严重的损害2.灰霾中的SO2和NO2极易形成二次气溶胶污染,侵入呼吸道3.NOX还可以与碳氢化合物发生
3、光化学烟雾,刺激人的眼睛及黏膜案例 1952年 美国洛杉矶光化学烟雾事件不同浓度的不同浓度的NO2对人体健康的影响对人体健康的影响3、氮氧化物危害、氮氧化物危害n环境环境1.形成酸雾、酸雨2.影响植物正常生命活动,造成作物产量下降3.参与破坏臭氧层4.间接导致灰霾天气的出现104、氮氧化物控制标准、氮氧化物控制标准大气污染防治法2015.8.29 修订版环境空气质量标准GB 30952012火电厂大气污染物排放标准GB 132232011锅炉大气污染物排放标准GB 132172014石油炼制工业污染物排放标准GB 31570-2015我国“十三五”期间将执行更为严格的“超低排放”标准,氮氧化物
4、排放量排放标准将进一步趋严,且减排力度继续加强。11环境空气质量评价标准浓度限值对比表(g/m3)12二、氮氧化物形成机理13 燃烧过程中形成的分为三类:燃烧过程中形成的分为三类:燃料型NOx(Fuel NOx)燃料中固定氮生成的NOx 热力型NOx(Thermal NOx)高温下N2与O2反应生成的NOx 瞬时NO(Prompt NOx)低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO141 1、燃料型、燃料型n 燃料中的N多为以CN键存在的有机化合物。理论上讲,氮气分子中的NN键能比有机化合物中的CN键能大得多,燃烧时CN容易分解,经氧化形成NOx 火焰中燃料氮转化为NOX的比例受炉膛温度、过量空
5、气系数以及燃煤 的品质的影响 燃料中6080的氮转化为NOx 燃料中的氮化物氧化成NO是快速的 燃烧区附近的NO实际浓度显著超过计算的量,原因在于使NO量减少到平衡浓度的下列反应都较缓慢。15162 2、热力型、热力型n在高温下产生在高温下产生NONO和和NONO2 2的两个重要反应的两个重要反应NOx生成量随温度增高而增大,当温度低于1350时,几乎不生成热力NOx热力型NOx的生成是一个缓慢的反应过程,随在炉膛内停留时间增加而增大NO浓度与燃烧气中氮氧的比例有关,与氧浓度平方根成正比上述反应为可逆反应,化学平衡受温度和反应物化学组成的影响173 3、瞬时型、瞬时型 瞬时性NOx 生成途径两
6、个重要反应CH+N2HCN+NCH2+N2HCN+NH 瞬时型NOx主要产生于HC含量较高、氧浓度较低的富燃料区,多发生在内燃机的燃烧过程,而在燃煤锅炉中其生成量极少。18三种NOx形成机理在煤燃烧过程中对NOx排放总量的贡献19三、低氮氧化物燃烧技术20源头控制、末端治理源头控制燃烧条件低氮氧化物燃烧技术煤特性两段燃烧热力系统设计燃烧器配制与燃烧方式运行状况低空气过剩燃烧烟气循环燃烧锅炉设计与运行参数21 低空气过剩系数运行技术低空气过剩系数运行技术n 降低NOx的同时减少了锅炉排烟热损失,提高锅炉热效率n CO、HC、碳黑产生量增多,飞灰中可燃物质也可增加,从而使燃烧效率下降空气过剩系数对
7、NOX生成量影响22 烟气循环燃烧烟气循环燃烧n采用燃烧产生的部分烟气冷却后,在循环送回燃烧区,起到降低氧浓度和燃烧区温度的作用,以达到减少NOX生成量的目的主要减少热力型NOx;烟气循环燃烧对降低NOX的影响23 两段燃烧技术两段燃烧技术n 燃料在接近理论空气量下燃烧n 第一段:氧气不足,烟气温度低,NOx生成量很小n 第二段:通入二次空气,CO、HC完全燃烧,烟气温度低n 在低空气过剩系数下,不利的燃料空气分布可能出现,这将导致CO和粉尘排放量增加,使燃烧效率降低。煤两段燃烧对NOX生成量的影响24四、烟气脱硝技术25 烟气脱硝烟气脱硝 对冷却后的烟气进行处理,以降低NOx的排放量。烟气脱
8、硝非常困难,主要问题在于:烟气脱硝非常困难,主要问题在于:处理烟气体积大 NOx浓度相当低 NOx的总量相对较大 对于火电厂烟气对于火电厂烟气NONOx x污染控制,目前有两污染控制,目前有两类商业化的烟气脱硝技术:类商业化的烟气脱硝技术:选择性催化还原法(SCR)选择性非催化还原法(SNCR)261、选择性催化还原法、选择性催化还原法(SCR)脱脱硝硝 原理原理 以氨作还原剂,通常在空气预热器的上游注入含NOx的烟气,在含有催化剂的反应器内被还原成N2和水。催化剂:催化剂:贵金属、碱性金属氧化物27典型工艺布置脱硝原理28nSCR工艺主要由三部分组成,即催化反应器、供氨系统以及控制系统,对于
9、某些布置方式还有烟气再热系统等附属设施。n根据不同种类催化剂的适宜工作温度范围,SCR可分为高温工艺、中温工艺和低温工艺,其划分标准是:1.高温SCR工艺的适宜温度范围为 345590;2.中温SCR工艺的适宜温度范围为 260380;3.低温SCR工艺的适宜温度范围为 80300。29SCR的影响因素的影响因素1.反应温度的影响反应温度的影响反应温度对SCR脱硝效率影响反应温度决定反应物的反应速度,而且决定催化剂的反应活性。催化剂使得SCR反应温度大大下降且反应器体积变小30SCR的影响因素的影响因素2.NH NH3 3/NOx/NOx摩尔比的影响摩尔比的影响 图右实验中得到的温度为310时
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