第09章 氮氧化物污染控制ppt课件.ppt

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1、第九章氮氧化物污染控制1.低氮氧化物燃烧技术2.烟气脱硝技术当前，我国酸性降雨中硫酸根与硝酸根的当量浓度之比大约为64:1。但由于多方面的原因，我国对SO2的重视较多。随着我国对SO2治理工作的不断深入，NOx可能取代SO2成为我国大气酸性降雨的主要污染源。64:1将逐渐趋向于1:1。1970-1986年间，西欧发达国家SO2排放量下降了40%，而在同一时期内，NOx排放量几乎与SO2排放量持平。前言氮氧化物的性质及危害氮氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4和N2O5。大气中NOx主要是NO

2、、NO2形式。NO：是一种无色气体，可与血液中的血红蛋白结合使血液输氧能力下降。进入大气后，在日光的照射下，会缓慢生成NO2，NO2的毒性是NO的4-5倍，是形成光化学烟雾的活跃组分。N2O又称笑气，是一种麻醉特征的惰性气体。最近发现N2O不仅对全球气候变暖有显著影响，而且也参与臭氧层的破坏。不同浓度的NO2对人体健康的影响氮氧化物的产生机理在氮氧化物中，NO占有90%以上，二氧化氮占5%-10%，产生机理一般分为如下三种：(a).热力型燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支连锁反

3、应。其生成机理可用捷里多维奇(Zeldovich)反应式表示。随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。当T<1500oC时,NO的生成量很少,而当T>1500oC时,T每增加100oC,反应速率增大6-7倍。热力型氮氧化物生成机理(Zeldovich反应式)在高温下总生成式为热力型NOx的生成浓度与温度的关系(b).瞬时反应型(快速型)快速型NO是1971年Fenimore通过实验发现的。碳氢化合物燃料燃烧，在燃料过浓时，在反应区附近会快速生成NO。由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自

4、由基可以和空气中氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成，其形成时间只需要60ms，所生成的与炉膛压力0.5次方成正比，与温度的关系不大。上述两种氮氧化物都不占NOx的主要部分，不是主要来源。快速型NO的费尼莫尔反应机理CNHCNNCONON2NH3(a)CH,CH2,CH3,C2O2(b)O,OH(c)O,OHH(d)O,O2NO,N(c).燃料型NOx由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度，在600－800oC时就会生成燃料型，它在煤粉燃烧NOx

5、产物中占60－80％。在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N，CN，HCN和等中间产物基团，然后再氧化成NOx。由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型的形成也由气相氮的氧化（挥发份）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成。燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图煤粒N挥发分挥发分N焦炭焦炭NNON2N2热解温度对燃料N转化为挥发分N比例的影响1200oC1000oC800oC600oC煤粉细粒对燃料N转化为挥发分N比例的影响过量空气系数对燃料N转化为挥发分N比

6、例的影响挥发分N中最主要的氮化合物是HCN和NH3，HCN氧化的主要反应途径为：燃料N挥发分NHCNNCONON2NNHNH2NH3OO,OHHNH3氧化的主要反应途径为：燃料NNO挥发分NNH3NH2NHN2O,H,OHO,H,OHO2,H,OHNH2,NH,NNO燃料型NOx的转化率CR定义：燃烧过程中最终生成的NO浓度和燃料中氮全部转化成NO时的浓度比为燃料型NOx的转化率CRCR＝【最终生成的NO浓度】÷【燃料全部转化成NO的浓度】试验研究表明，影响CR的主要因素是煤种特性以及炉内的燃烧条件。煤

7、燃料比FC/V对NOx转化率的影响余气系数=1.2过量空气系数对NOx转化率的影响NOx转化率与燃烧温度和过量空气系数的关系NOx的生成和破坏规律十分复杂，而影响NOx转化率的因素又很多，所以对燃料型NOx的转化率进行理论计算非常困难；但目前已建立数百个与NOx生成规律及其破坏有关的化学反应在内的数学模型。日本丰桥大学在试验研究的基础上得出燃料型NOx的转化率CR和燃料中含氮量N(干基)、挥发分含量V(干基)、过量空气系数α、燃烧时的最高温度Tmax(oC)和燃烧时氧的浓度RO2的经验公式：CR=4.0

8、710-1-1.2810-1N+3.3410-4V2(α-1)+5.5510-4Tmax+3.5010-3RO2从热力型、燃料型和快速型三种NOx生成机理可以得出抑制NOx生成和促使破坏NOx的途径，图中还原气氛箭头所指即抑制和促使NOx破坏的途径氧化气氛空气N2NOx杂环氮化物烃生成物CH，CH2烃生成物中结合的氮氰(HCN,CN)氰氧化物(OCN,HNCO)氨类(NH3,NH2，NH，N)N2ONOxHN2还原气氛空气中的氮燃