资源描述:
《氮氧化物幻灯片》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1氮氧化物的治理
2自然形成能与大气形成平衡,不需治理,而人类活动产生的氮氧化物废气全世界每年排放到大气中的总量达5000万吨,而且还在持续增长。基于氮氧化物都具有不同程度的毒性,对氮氧化物的治理也迫在眉睫。随着科技进步,世界各国已开发了许多治理NOX废气的技术及方法。其中主要分为氮氧化物控制技术和氮氧化物治理技术。
31氮氧化物产生的控制1.1燃烧前处理技术主要是根据燃料的组成和性质,采用不同的工艺方案进行净化处理。但由于燃料的组成、性质不同,工艺处理方案也不一样,工艺复杂,实用性较差,故发展较慢。1.2氮氧化物燃烧控制技术为了减少氮氧化物的产生量而改进燃烧工艺。该技术主要有空气及燃料分级燃烧、烟气循环利用、低过剩空气燃烧、浓淡偏差燃烧技术和低NOX燃烧器技术等。目前较成功应用的是多功能船体粉煤燃烧器技术,可降低氮氧化物废气排放量50%-55%。
4烟气循环利用空气及燃料分级燃烧浓淡偏差燃烧技术
5
6缺点:A整个脱硝装置的造价和运行成本昂贵。B在长期操作过程中,催化剂易中毒而失活,降低催化剂的使用寿命;C残余氨对系统产生影响,主要是与烟气中的S02、S03共同作用,生成带有较强腐蚀性的物质。导致催化剂模块本身以及下游空气预热器的腐蚀加剧。D这个过程只能适用于固定污染源的净化,难以解决如汽车发动机等移动源产生的NO消除问题。SCR法可以控制90%NOx排放,在所有的脱硝技术中,SCR法是目前唯一可以使NoX排放低于50m酬m,的工程化技术。(2)选择性非催化还原法把含有NHx基的还原剂,喷入炉膛温度为800℃-1100℃的区域,该还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2。氨为还原剂时,SNCR工艺的反应主要是:4NH3+6NO=5N2+6H2O
7特点:该工艺可通过现有中小型锅炉的改造来实现,投资费用低,但氨逃逸率高,脱硝效率低。SNCR/SCR联合一般能脱除84%的NOx,同时氨的逸出浓度也明显降低。2.1.2碳质固体还原法在无催化剂存在情况下进行的一种非选择性还原法。由于碳质单体性质活泼,且可与O2优先发生化学反应,所以碳消耗量较大。并且产生的二氧化碳也是造成臭氧层破坏、产生地球温室效应的主要物质,因此该法未得到广泛应用。
82.1.3吸附法利用多孔性固体吸附剂净化含NOx废气。常用的吸附剂有杂多酸、分子筛、活性炭、活性焦、天然沸石、硅胶及含NH3的泥煤等。DennisHelfritch等人还研究了采用注入干吸附剂的方法达到同时脱除燃煤锅炉废气中S02和NOx。该联合干法具有去除大于75%NOx及大于90%S02的能力。优点:净化效率高,无需消耗化学物质,设备简单,操作方便。缺点:由于吸附剂吸附容量小,需要的吸附剂量大,设备庞大,需要再生处理,而且过程为间歇操作,需大量吸附剂,投资费用较高,能耗较大,仅实用于净化处理NOx浓度较低的废气。
92.1.4等离子体技术包括电子束法和脉冲电晕法。电子束法是利用电子加速器获得高能电子,而脉冲电晕法是利用脉冲电晕放电获得活化电子。电子束法和脉冲电晕法可以打断周围气体分子的化学键而生成氧化性极强的OH、O、HO2、03等自由原子、自由基等活性物质,在有氨注入下与S02和NOx反应生成(NH4)2S04、NH4NO3做农用化肥。特点:系统简单紧凑,无需用水及废水处理系统。但从目前的应用效果来看,成本和系统操作可靠性是其在应用上的主要问题,目前还没有大规模商业化应用。
102.1.5光催化氧化法光催化氧化是在过量氧存在下,NO的氧化产物与水作用生成NO3-,NO3-容易被植物和微生物组织吸收,在自然界形成氮的循环。因为生成硝酸的量很少,所以不会对周围水体和环境的pH造成不良影响。光催化氧化多用于对大气中低浓氮氧化物的处理
112.2湿法2.2.1液体吸收法由于二氧化氮可直接与水生成硝酸,并且可与碱发生化学变化生成硝酸盐等物质,因此对于氮氧化物中二氧化氮含量较高的气体可采用液体吸收方式,主要有水吸收法、酸吸收法和碱液吸收法等。特点:湿法具有工艺及设备简单、投资少等优点,有些方法还能回收NOx,具有一定的经济效益,缺点是净化效率差。
12(1)水吸收法二氧化氮在与水反应生成硝酸的同时,也会生成一氧化氮,而一氧化氮因其溶解度低,不易被吸收,所以采用清水吸收法脱除氮氧化物废气效果并不理想,特别不适用于燃烧废气。液水吸收法因成本低、处理量大、可回收产品而被广泛采用。加压吸收是控制氮氧化物污染的一种有效方法。低压(0~0.4MPa)时,吸收效率随着进口浓度增大而减小,而在高压时(0.4~0.8MPa)吸收效率随着进口浓度增大而增大。
13(2)酸吸收法酸吸收法可分为稀硝酸吸收法和浓硫酸吸收法,但由于采用浓硫酸吸收引入了新的介质,且硫酸具有较强的氧化性和腐蚀性,问题较多,硝酸吸收法能够把NOX回收,且硝酸可循环利用,有一定经济效益,操作费用低廉,也成为湿法脱硝中广泛应用的方法之一。随着HNO3浓度的增大,NO2、NOX吸收率先增加后降低,当废气成分中NO2所占比重较大时,HNO3吸收液体积浓度在20%-30%时较为合适;
14(3)碱液吸收法KOH吸收液,虽然反应活性值最高,但价贵货源少,所以使用得较少。NaOH吸收液的浓度,一般控制在4%一6%比较好,浓度高虽有利于吸收,但溶液易结晶,给使用带来困难。碱性溶液和NO2反应生成硝酸盐和亚硝酸盐,和N2O3(NO+NO2)反应生成亚硝酸盐。当用氨水吸收NO2时,反应生成不易被水或碱液捕集,逃逸的铵盐。优点:是能将NOx回收为有销路的亚硝酸盐或硝酸盐产品,有一定经济效益。工艺流程和设备也较简单。缺点是吸收效率不高。
152.2.4联合吸收法由于一氧化氮溶解度较低,通常采用单纯的液体吸收法不能有效去除氮氧化物,目前应用比较广泛的是吸收氧化法、吸收还原法和络合吸收法等联合吸收法。
16(1)吸收氧化法吸收氧化法是利用氧化剂将一氧化氮氧化为二氧化氮后再进行吸收处理的一种方法,通常使用的氧化剂有酸性或碱性高锰酸钾溶液,处理低浓度的氮氧化物时,其吸收效率远比使用尿素吸收液为高。特点:吸收效率高,特别是碱性高锰酸钾吸收低浓的氮氧化物时,无二次污染物。成本高、氧化剂本身存在污染,使用高锰酸钾在吸收过程中会产生二氧化锰沉淀物影响使用。在现实中使用很少
17(2)吸收还原法利用液相还原剂使氮氧化物还原为氮气,常用的还原剂有Na2S、Na2CO3、Na2S2O3,(NH3)2S03、(NH2)2C0等。在实际中使用最多的是尿素和亚硫酸按。尿素是一种强的还原剂,在酸性的条件下可以较快的将亚硝酸还原为氮气;尿素吸收氮氧化物的反应过程是放热反应,氮氧化物的浓度愈高吸收液温升也愈快;温度低有利于吸收。特点:适用于处理纯氮氧化物气体,吸收效率高达80%一90%反应产物部分回收,原料来源广成本较碱液的高、使用面受一定限制。
18(3)络合吸收法化学吸收-生物还原(CABR)过程主要包括以下四个反应[9]:Fe(II)EDTA+NO←→Fe(II)EDTA-NO(Eq.1-1)4+4Fe(II)EDTA+→4Fe(Ⅲ)EDTA+2H.O(Eq.1-2)Fe(II)EDTA-N0+electron-donor———---Fe(II)EDTA+N2(Eq.1-3)Fe(Ⅲ)EDTA+electron-donor____________Fe(II)EDTA(Eq.1-4)microorganismmicroorganism
192.2.5微生物净化法微生物法烟气脱硝是指适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下,利用NOx作为氮源,将NOx还原成最基本的无害的N2,脱氮菌本身获得生长繁殖。其中NO2先溶于水中形成NO3及NO2再被生物还原为N2,而NO则是被吸附在微生物表面后直接被微生物还原为N2。特点要求条件比较高
20加快传统产业改造提升,加强源头控制,严把项目环评审批关,积极争取中央、省专项治理项目和资金支持,鼓励企业持续投入治污设施技术升级改造。加强对环保法律法规的宣传,增强公众环保意识,重点强化对排污企业和个体业主的宣传教育,提高落实防治措施的积极性。我们可以加大国家财政的支持力度,加大对工业废气的排放的科学研究,争取在财政资金的大力支持下,可以得出很好的结果。