《大氣污染控制工程：第09章 氮氧化物污染控制》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大氣污染控制工程：第09章 氮氧化物污染控制（43頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、b1. 1. 氮氧化物的性質(zhì)及來源氮氧化物的性質(zhì)及來源b2. 2. 氮氧化物的排放量和形成機(jī)理氮氧化物的排放量和形成機(jī)理b3. 3. 低氮氧化物燃燒技術(shù)低氮氧化物燃燒技術(shù)b4. 4. 煙氣脫硝技術(shù)（重點(diǎn)）煙氣脫硝技術(shù)（重點(diǎn)）N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5大氣中NOx主要以NO、NO2的形式存在N2O：單個分子的溫室效應(yīng)為CO2的200倍，并參與臭氧層的破壞NO：大氣中NO2的前體物質(zhì)，形成光化學(xué)煙霧的活躍組分NO2：強(qiáng)烈刺激性，來源于NO的氧化，酸沉降固定源固定源：電站鍋爐電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、采暖鍋爐、茶浴爐、民用小煤爐、公福灶、居民炊事灶等；移動源移動源：機(jī)動車機(jī)動車、鐵

2、路機(jī)車、飛機(jī)等其他源其他源：工藝排放源、生物質(zhì)燃料 3、NO 的來源自然產(chǎn)生：雷電。5108t/a人類活動產(chǎn)生：大于5107t/a人類活動產(chǎn)生的NOx危害較大。原因是人類活動產(chǎn)生的多集中在城市等人口密集地區(qū) 類別排放的NOx量/kt燃料燃燒，電力3331燃料燃燒，工業(yè)1941燃料燃燒，其它712工業(yè)過程，化工70工業(yè)過程，冶金69工業(yè)過程，石化行業(yè)346工業(yè)過程，其它413熔劑利用7儲存和運(yùn)輸19廢物處理和利用110交通運(yùn)輸，道路用車5563交通運(yùn)輸，非道路用車4164其它264總量17025形成機(jī)理形成機(jī)理熱力型NOx燃料型NOx瞬時NOb(1)熱力熱力型型NOx的形成的形成產(chǎn)生NO和NO2

3、的兩個重要反應(yīng)上述反應(yīng)的化學(xué)平衡受溫度和反應(yīng)物化學(xué)組成的影響平衡時NO濃度隨溫度升高迅速增加 2222NO2NO 11NOONO 22 平衡常數(shù)和平衡濃度平衡常數(shù)和平衡濃度b上述數(shù)據(jù)說明：上述數(shù)據(jù)說明：1)室溫條件下，幾乎沒有NO和NO2生成，并且所有的NO都轉(zhuǎn)化為NO22)800K左右，NO與NO2生成量仍然很小，但NO生成量已經(jīng)超過NO23)常規(guī)燃燒溫度（1500K）下，有可觀的NO生成，但NO2量仍然很小b碳?xì)浠衔锶紵龝r，分解成碳?xì)浠衔锶紵龝r，分解成CH、CH2和和C2等基團(tuán)，等基團(tuán)，與與N2發(fā)生如下反應(yīng)發(fā)生如下反應(yīng)b 火焰中存在大量火焰中存在大量O、OH基團(tuán)，與上述產(chǎn)物反應(yīng)基團(tuán)，與

4、上述產(chǎn)物反應(yīng)22222CHNHCNNCHNHCNNHCN2CN2222HCNOHCNH OCNOCONOCNOCONNHOHNH ONHONOHNOHNOHNONOOb燃料中的燃料中的N通常以原子狀態(tài)與通常以原子狀態(tài)與HC結(jié)合，結(jié)合，CN鍵的鍵能鍵的鍵能較較N N 小，燃燒時容易分解，經(jīng)氧化形成小，燃燒時容易分解，經(jīng)氧化形成NOxb火焰中燃料氮轉(zhuǎn)化為火焰中燃料氮轉(zhuǎn)化為NO的比例取決于火焰區(qū)的比例取決于火焰區(qū)NO/O2的的比例比例b燃料中燃料中2080的氮轉(zhuǎn)化為的氮轉(zhuǎn)化為NOxFuel NHCNN2NONHi(i=0,1,2)O,H,OHfastO,H,OHfastO,H,OHfastNHisl

5、owNHi,NOslowb控制控制NOx形成的因素形成的因素空氣燃料比燃燒區(qū)溫度及其分布后燃燒區(qū)的冷卻程度燃燒器形狀b控制NOx的技術(shù)措施源頭控制：控制燃燒中NOX的形成尾部控制：把已產(chǎn)生的NOX還原為N2煙氣脫硝一、傳統(tǒng)低一、傳統(tǒng)低NOx燃燒技術(shù)燃燒技術(shù)1. 低空氣過剩系數(shù)燃燒b2. 降低助燃空氣預(yù)熱溫度降低助燃空氣預(yù)熱溫度燃燒空氣由27oC預(yù)熱到315oC，NO排放量增加3倍降低空氣預(yù)熱溫度可以降低火焰區(qū)溫度，減少熱力型NOx生成。b3. 煙氣循環(huán)燃燒煙氣循環(huán)燃燒降低氧濃度和燃燒區(qū)溫度燃燒產(chǎn)生的部分煙氣冷卻后再循環(huán)回燃燒區(qū)。主要減少熱力型NOxb4. 兩段燃燒技術(shù)兩段燃燒技術(shù)第一段：氧氣不

6、足，煙氣溫度低，NOx生成量很小第二段：二次空氣，CO、HC完全燃燒，煙氣溫度低,限制NOx生成二、先進(jìn)的低NOx燃燒技術(shù)b原理：原理：低空氣過剩系數(shù)運(yùn)行技術(shù)低空氣過剩系數(shù)運(yùn)行技術(shù)分段燃燒技術(shù)分段燃燒技術(shù)1. 爐膛內(nèi)整體空氣分級的低NOx直流燃燒器主燃區(qū)：空氣過剩系數(shù) 較低，抑制NOx生成燃盡風(fēng)：保證燃料完全燃燒b2. 空氣分級的低空氣分級的低NOx旋流燃燒器旋流燃燒器一次火焰區(qū)：富燃，含氮組分析出但難以轉(zhuǎn)化二次火焰區(qū)：燃盡CO、HC等b3. 空氣空氣/燃料分級的低燃料分級的低NOx燃燒器燃燒器空氣和燃料均分級送入爐膛一次火焰區(qū)下游形成低氧還原區(qū)，還原已生成的NOx第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙

7、氣脫硝技術(shù)b脫硝技術(shù)的難點(diǎn)脫硝技術(shù)的難點(diǎn)處理煙氣體積大NOx濃度相當(dāng)?shù)蚇Ox的總量相對較大催化劑：貴金屬、堿性金屬氧化物主要還原反應(yīng)潛在氧化反應(yīng)32232224NH5O4NO6H O4NH3O2N6H O第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)OHNONHNO22236444OHNONONH222236324一一. 選擇性催化還原法（選擇性催化還原法（SCR）1、原理：利用NH3做還原劑，在300400溫度范圍和一定的催化劑（鐵、釩、鉻、銅、鈷或鉬等金屬氧化物）作用下，使煙氣中的NOX還原為無害的N2和H2O。第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)溫度對還原效率的影響顯著：存在最佳轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)溫

8、度窗口；不同的催化劑對應(yīng)不同的反應(yīng)溫度。操作溫度主要特點(diǎn)中溫催化劑V2O5/TiO2260425應(yīng)用最為廣泛；1015年歷史；抗硫中毒。高溫分子篩催化劑345590NOx轉(zhuǎn)化率很高；NH3泄漏少；425以上抗硫中毒。低溫Pt催化劑150300操作溫度窗口窄且會有偏移，不能抗硫中毒。SO2的存在會導(dǎo)致硫酸鹽形成，硫酸鹽會沉積在熱交換器表面降低熱交換效率。且堵塞催化劑通道。 抗硫中毒是評價(jià)SCR催化劑的重要指標(biāo)之一。第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)SCR催化劑載體： TiO2,-Al2O3,SiO2，分子篩等 :V2O5/TiO2 V2O5/A12O3 V2O5/SiO2. 活性順序 SCR

9、催化劑活性組分主要是： V2O5SCR反應(yīng)的還原劑: 通常為CO，碳?xì)浠锖蚇H3 助催化劑：A12O3、MoO3、WO3充當(dāng)“結(jié)構(gòu)性”助劑以防止TiO2載體燒結(jié)及相對應(yīng)的相變 增加了增加了de-NOx中中SCR反應(yīng)活性，反應(yīng)活性，擴(kuò)大了可操作溫度區(qū)間擴(kuò)大了可操作溫度區(qū)間 鎢氧化物及鉬氧化物的作用:第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)催化劑單元催化劑單元催化劑模塊催化劑模塊整流層整流層催化劑層催化劑層第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)蜂窩狀催化劑單元蜂窩狀催化劑單元不同開孔大小適用于不同燃料：煤、油、天然氣不同開孔大小適用于不同燃料：煤、油、天然氣第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)燒

10、結(jié)、堿金屬污染、砷中毒、飛灰堵塞、磨蝕等燒結(jié)、堿金屬污染、砷中毒、飛灰堵塞、磨蝕等第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)vNH3噴射，溫度范圍：噴射，溫度范圍：350400 ；v氨泄漏量低氨泄漏量低,0-5ppmv可達(dá)到可達(dá)到9090以上脫硝率；以上脫硝率；v投資費(fèi)用高，空間限制，投資費(fèi)用高，空間限制，NHNH3 3泄漏，泄漏，SOSO3 3排放，催化排放，催化劑中毒失活；劑中毒失活；v廣泛應(yīng)用于日本、歐洲的燃?xì)?、燃油和燃煤鍋爐廣泛應(yīng)用于日本、歐洲的燃?xì)?、燃油和燃煤鍋爐v容量范圍：容量范圍：1221221300MW1300MW第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)高粉塵布置高粉塵布置低粉塵布置

11、低粉塵布置尾端布置尾端布置鍋爐 空預(yù)器 除塵器 FGD SCR 煙囪鍋爐 空預(yù)器 除塵器 SCR FGD 煙囪鍋爐 SCR 空預(yù)器 除塵器 FGD 煙囪第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)FGDAirHeaterStackBottomAshCoalMillFlyashFan3000 F2200 FSelective Catalytic Reduction 550 - 750 F 50 - 90% reduction 2 ppm NH3 slipSCRNOx Control700 FESPoo5(32)9CFo273.15KCoo9325FCoo5(32)

12、9CFo273.15KCoo9325FC第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)b二二. 選擇性非催化還原法（選擇性非催化還原法（SNCR）尿素或氨基化合物作為還原劑，較高反應(yīng)溫度930-1090下，將NOX還原為N2化學(xué)反應(yīng)同樣，需要控制溫度避免潛在氧化反應(yīng)發(fā)生3222222224NH6NO5N6H OCO(NH )2NO0.5O2NCO2H O第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)b三三. 吸收法吸收法堿液吸收2322222223322223222242NO2MOHMNOMNOH ONONO2MOH2MNOH O2NONa CONaNONaNOCONONONa CO2NaNOCOMK ,Na

13、 ,Ca,Mg ,(NH )第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)強(qiáng)硫酸吸收22442NONO2H SO2NOHSOH Ob 四四. 吸附法吸附法吸附劑：活性炭、分子篩、硅膠、含氨泥煤NOx和SO2聯(lián)合控制技術(shù)第四節(jié)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)2323222223222422322232Na COAl O2NaAlOCO2NaAlOH O2NaOHAl O2NaOHSO0.5ONa SOH O2NaOH2NO1.5O2NaNOH O2NaOH2NO0.5O2NaNOH O1. 1.電子束輻射法電子束輻射法第五節(jié)第五節(jié) 同時脫硫脫氮同時脫硫脫氮電子束照射煙氣中自由基生成SO2被氧化成H2SO

14、4NOX被氧化成HNO3酸與氨反應(yīng)生成硫銨和硝銨反應(yīng)器中的主要反應(yīng)過程如下：第五節(jié)第五節(jié) 同時脫硫脫氮同時脫硫脫氮脫硫系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是電子束發(fā)生裝置。影響硫氮脫除率的主要因素是電子輻射劑量和溫度。第五節(jié)第五節(jié) 同時脫硫脫氮同時脫硫脫氮2. 2.濕法同時脫硫脫氮工藝濕法同時脫硫脫氮工藝氧化塔：氯酸氧化NO和SO2堿式塔：Na2S、NaOH吸收殘余堿性氣體HClSOHOHHClOSONOHNOHClOHHClONO266231065613422322323氯酸氧化法:第五節(jié)第五節(jié) 同時脫硫脫氮同時脫硫脫氮3. 3.干法同時脫硫脫氮工藝干法同時脫硫脫氮工藝NOXSO法流化床吸附器吸附SO2、NOX空

15、氣加熱放出NOX，進(jìn)入含氮煙氣再循環(huán)硫化物高溫下與甲烷反應(yīng)后制備單質(zhì)硫第五節(jié)第五節(jié) 同時脫硫脫氮同時脫硫脫氮思考題思考題1、NOX形成機(jī)理有哪幾種，它們的區(qū)別怎樣？形成機(jī)理有哪幾種，它們的區(qū)別怎樣？2、低、低NOX燃燒的基本原理是什么？燃燒的基本原理是什么？3、SCR煙氣脫硝的原理及特點(diǎn)。煙氣脫硝的原理及特點(diǎn)。4、SCR催化劑的活性組分、助催化劑以及載體有哪些？催化劑的活性組分、助催化劑以及載體有哪些？5、SCR煙氣脫硝系統(tǒng)布置方式有哪些？各有什么特點(diǎn)？煙氣脫硝系統(tǒng)布置方式有哪些？各有什么特點(diǎn)？6、煙氣脫硝有哪些方法？、煙氣脫硝有哪些方法？u氮氧化物的性質(zhì)及來源u燃燒過程中氮氧化物的形成 三種氮氧化物的形成條件u低氮氧化物燃燒技術(shù) 技術(shù)原理（掌握） 具體技術(shù)（了解）u煙氣脫硝技術(shù) （重點(diǎn)） SCR脫硝（重點(diǎn)掌握） 其他脫硝方法（掌握）（了解）（了解）（了解）（了解） （掌握）（掌握）