单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第九章 氮氧化物污染控制,教学内容,1.氮氧化物的性质及来源,2.燃烧过程中氮氧化物的形成机理,3.低氮氧化物燃烧技术,4.烟气脱硝技术,重 点,氮氧化物的形成机理，低氮氧化物燃烧技术和烟气脱硝技术。,教学目标,通过本节内容的学习，使学生达到如下要求（1）了解氮氧化物的性质和主要来源（2）熟悉氮氧化物的形成机理（3）掌握低氮氧化物燃烧技术和烟气脱硝技术。,第一节 氮氧化物的性质及来源,NO,x,包括,N,2,O、NO、N,2,O,3,、NO,2,、N,2,O,4,、N,2,O,5,大气中NO,x,主要以NO、NO,2,的形式存在,NO,x,的性质,N,2,O：单个分子的温室效应为CO,2,的200倍，并参与臭氧层的破坏,NO：大气中NO,2,的前体物质，形成光化学烟雾的活跃组分,氮氧化物的性质及来源,NO,x,的性质（续）,NO,2,:强烈刺激性，来源于NO的氧化，酸沉降,NO,x,的来源,固氮菌、雷电等自然过程（510,8,t/a）,人类活动（510,7,t/a）,燃料燃烧占 90,95以NO形式，其余主要为NO,2,燃烧过程NO,x,的形成机理,形成机理,燃料型NO,x,燃料中的固定氮生成的NO,x,热力型NO,x,高温下N,2,与O,2,反应生成的NO,x,瞬时NO,低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO,NO,x,的形成机理,热力型NO,x,的形成,产生NO和NO,2,的两个重要反应,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浓度随温度升高迅速增加,热力型NO,x,的形成,室温条件下，几乎没有,NO,和,NO,2,生成，并且所有的,NO,都转化为,NO,2,800K,左右，,NO,与,NO,2,生成量仍然很小，但,NO,生成量已经超过,NO,2,常规燃烧温度（,1500K,）,下，有可观的,NO,生成，但,NO,2,量仍然很小,热力型NO,x,的形成,烟气冷却过程中，根据热力学计算，NO,x,应主要以NO,2,的形式存在，,但实际9095的NO,x,以NO的形式存在，,主要原因在于动力学控制,热力型NO,x,的形成,热力型NO,x,形成的动力学Zeldovich模型,NO,生成的总速率,热力型NO,x,的形成,假定N原子的浓度保持不变,得到,代入（6）式得,热力型NO,x,的形成,假定O原子的浓度保持不变,最终得,热力型NO,x,的形成,积分得NO的形成分数与时间,t,之间的关系,Y,=,NO/NO,e,0 0.5 1 1.5 2.0,Mt,1.0,0.5,瞬时NO的形成,碳氢化合物燃烧时，分解成CH、CH,2,和C,2,等基团，与N,2,发生如下反应,火焰中存在大量,O,、,OH,基团，与上述产物反应,燃料中的N通常以原子状态与HC结合，CN键的键能较N,N 小，燃烧时容易分解，经氧化形成NO,x,火焰中燃料氮转化为NO的比例取决于火焰区NO/O,2,的比例,燃料中2080的氮转化为NO,x,燃料型NO,x,的形成,Fuel N,HCN,N,2,NO,NH,i,(,i,=0,1,2),O,H,OH,fast,O,H,OH,fast,O,H,OH,fast,NH,i,slow,NH,i,NO,slow,NO,x,的形成,NO,x,的形成,低NO,x,燃烧技术原理,控制NO,x,形成的因素,空气燃料比,燃烧区温度及其分布,后燃烧区的冷却程度,燃烧器形状,低NO,x,燃烧技术,传统低NO,x,燃烧技术,1.,低氧燃烧,降低NO,x,的同时提高锅炉热效率,CO、HC、碳黑产生量增加,传统低NO,x,燃烧技术,2.,降低助燃空气预热温度,燃烧空气由27,o,C预热到315,o,C，NO排放量增加3倍,传统低NO,x,燃烧技术,3.烟气循环燃烧,降低氧浓度和燃烧区温度,主要减少热力型NO,x,传统低NO,x,燃烧技术,4.两段燃烧技术,第一段：氧气不足，烟气温度低，NO,x,生成量很小,第二段：二次空气，CO、HC完全燃烧，烟气温度低,先进的低NO,x,燃烧技术,原理：低空气过剩系数运行技术分段燃烧技术,1.炉膛内整体空气分级的低NO,x,直流燃烧器,炉壁设置助燃空气（OFA，燃尽风）喷嘴,类似于两段燃烧技术,先进的低NO,x,燃烧技术,2.空气分级的低NO,x,旋流燃烧器,一次火焰区：富燃，含氮组分析出但难以转化,二次火焰区：燃尽CO、HC等,先进的低NO,x,燃烧技术,3.空气/燃料分级的低NO,x,燃烧器,空气和燃料均分级送入炉膛,一次火焰区下游形成低氧还原区，还原已生成的NO,x,烟气脱硝技术,脱硝技术的难点,处理烟气体积大,NO,x,浓度相当低,NO,x,的总量相对较大,烟气脱硝技术,1.选择性催化还原法（SCR）,催化剂：贵金属、碱性金属氧化物,还原反应,潜在氧化反应,烟气脱硝技术,1.选择性催化还原法（SCR）,烟气脱硝技术,2.选择性非催化还原法（SNCR）,尿素或氨基化合物作为还原剂，较高反应温度,化学反应,同样，需要控制温度避免潜在氧化反应发生,烟气脱硝技术,2.选择性非催化还原法（SNCR）,烟气脱硝技术,3.吸收法,碱液吸收,必须首先将一半以上的NO氧化为NO,x,NO/NO,2,1效果最佳,烟气脱硝技术,3.吸收法（续）,强硫酸吸收,4.,吸附法,吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤,NO,x,和,SO,2,联合控制技术,吸附剂：浸渍碳酸钠的,-Al,2,O,3,烟气脱硝技术,4.吸附法（续）,No,x,和SO,2,联合控制技术,反应式,再生：天然气、CO,