第09章 氮氧化物污染控制

《第09章 氮氧化物污染控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第九章氮氧化物污染控制第一节氮氧化物的性质及来源fNOx包括f1.氮氧化物的性质及来源¾N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5¾大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在f2.燃烧过程中氮氧化物的形成机理fNOx的性质f3.低氮氧化物燃烧技术¾N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭氧层的破坏f4.烟气脱硝技术¾NO：大气中NO的前体物质，形成光化学烟雾的活跃2组分氮氧化物的性质及来源氮氧化物的来源fNOx的性质（续）¾NO2:强烈刺激性，来源于NO的氧化，酸沉降fNO的来源x¾固氮菌、雷电等自然过程（

2、5×108t/a）¾人类活动（5×107t/a）°燃料燃烧占90％°95％以NO形式，其余主要为NO2氮氧化物的来源燃烧过程NOx的形成机理f形成机理¾燃料型NOx°燃料中的固定氮生成的NOx¾热力型NOx°高温下N2与O2反应生成的NOx¾瞬时NO°低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO1NOx的形成机理热力型NOx的形成f平衡常数和平衡浓度f热力型NOx的形成产生NO和NO2的两个重要反应N22+O←⎯⎯⎯⎯→2NO1()1NO+O22←⎯⎯⎯⎯→NO2()2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

3、温度升高迅速增加热力型NOx的形成热力型NOx的形成f平衡常数和平衡浓度f上述数据说明：1)室温条件下，几乎没有NO和NO2生成，并且所有的NO都转化为NO22)800K左右，NO与NO2生成量仍然很小，但NO生成量已经超过NO23)常规燃烧温度（>1500K）下，有可观的NO生成，但NO2量仍然很小热力型NOx的形成热力型NOx的形成f烟气冷却过程中，根据热力学计算，NOx应主要以NO2的形f热力型NOx形成的动力学——Zeldovich模型式存在，但实际90％～95％的NOx以NO的形式存在，主要原O+⇔+M2OM(3)2

4、因在于动力学控制+1N+⇔ONO+N(4)2−1¾NO/NORatio+2xN+⇔+ONOO(5)2−2boilervehiclesnaturegas0.9～1.0internalcomb.engine0.99～1.0fNO生成的总速率coal0.95～1.0d[NO]=−+−kkkk[O][N][N][NO][N][O][O][NO](6)424−−5256#fueloil0.96～1.0dieselengine0.77～1.0dt2热力型NOx的形成热力型NOx的形成f假定N原子的浓度保持不变f假定O原子的浓度保持不变d[

5、N]1/2=−+−=kkkk424[O][N]−−[N][NO]5[O][NO]52[N][O]0[O]2eKp,NOdt[O]=e1/2()RT¾得到[N]=kk425[O][N]+−[O][NO]稳态kk[NO]+[O]d(YMY1−2)−452f最终得=d2xC(1)+Y¾代入（6）式得1/24[kKN]4p,O22M=d[NO]kk[N](−kk[NO]/[O])1/21/242−−4552()()RTK=2[O]p,NOd1tk+(−45[NO]/k[O2])kK()1/2[N]1/2−4p,NO22C=2[O][N

6、]{1[NO]/(kK−[N][O])}1/242p,NO22k[O]=521([NO]/[O])+kk−452Y=[NO]/[NO]e热力型NOx的形成热力型NOx的形成f积分得NO的形成分数与时间t之间的关系cc+−11(1−+=−YY)(1)exp(Mt)Y=1.0[NO]/[NO]e0.500.511.52.0Mt各种温度下形成NO的浓度－时间分布曲线热力型NOx的形成瞬时NO的形成f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CH+N2→+HCNNCH+→+NHCNNH22CN2+→CN22f

7、火焰中存在大量O、OH基团，与上述产物反应HCN+OH→+CNHO2CN+→+OCONO2CN+→+OCONNH+→+OHNHO2NH+→+ONOHNOHNOH+→+在各种温度下NO浓度随时间的变化曲线(N2／O2＝40：1)NONOO+→+23燃料型NOx的形成燃料型NOx的形成f燃料中的N通常以原子状态与HC结合，C—N键的键能较N≡N小，燃烧时容易分解，经氧化形成NOxf火焰中燃料氮转化为NO的比例取决于火焰区NO/O2的比例NOf燃料中20％～80％的氮转化为NOxO,H,OHfastO,H,OHO,H,OHNHNHi

8、iFuelNHCNfastfast(i=0,1,2)slowNH,NOislowN2NOx的形成NOx的形成低NOx燃烧技术原理低NOx燃烧技术f传统低NOx燃烧技术f控制NOx形成的因素¾1.低氧燃烧¾空气－燃料比°降低NOx的同时提高锅炉热效率°CO、HC、碳黑产生量增加