第九章 固定源氮氧化物污染控制VIP免费

第九章固定源氮氧化物污染控制氮氧化物的性质及来源燃烧过程中氮氧化物的形成机理低氮氧化物燃烧技术烟气脱硝技术§9-1氮氧化物的性质及来源NO、NO2为主要的大气污染物。NOx一、大气中氮氧化物的来源一、大气中氮氧化物的来源N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5（1）自然来源细菌对含氮有机物的分解、火山爆发、森林火灾等。（2）人类活动a.燃料燃烧（约90％）：95％以NO形式存在，其余主要为NO2；b.化工过程；NO：无色、无味、无臭，微溶于水，在大气中可被缓慢氧化为NO2。二、氮氧化物的性质NO2：红棕色有窒息性臭味的气体，能溶于水。N2O：稍带甜味和香气的无色惰性气体，单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭氧层的破坏。三、氮氧化物的危害1）对人有致毒作用2）对植物有损害作用3）参与形成光化学烟雾，形成酸雨浓度(ppm)影响1.0闻到臭味5.0闻到很强烈的臭味10-15眼、鼻、呼吸道受到强烈刺激501分钟内人体呼吸异常，鼻受到刺激803－5分钟内引起胸痛100-150人在30－60分钟就会因肺水肿死亡200以上人瞬间死亡不同浓度的NO2对人体健康的影响(411mg/m3)四、氮氧化物排放情况（美国）五、NOx排放法规早期：汽车尾气现在：电站锅炉五、氮氧化物控制方法1.燃料脱氮；2.改进燃烧方式和生产工艺；3.烟气脱硝。源头控制尾部（末端）控制1、热力型NOx高温下空气中N2与O2反应生成的NOx§9-2燃烧过程NOx的形成机理NOx分类:2、燃料型NOx燃料中的固定氮生成的NOx。3、瞬时NO低温火焰下由于燃料中的碳氢化合物的存在生成的NO。NO占90－95%，二氧化氮占5%-10%一、热力型NOx的形成1、机理捷里多维奇(Zeldovich)反应式表示NNONO2在高温下总生成式为2222212NOONONOON上述反应的化学平衡受温度和反应物化学组成的影响ONOON2MO2MO2平衡时NO浓度随温度升高迅速增加1）NO生成量与温度的关系（表9－3）增大氧浓度增加2）NO生成量与初始组成的关系（表9－4）初始组成中氧浓度越高，平衡时NO浓度越高3）NO、NO2之间的转化表9－5,表9－6室温>>减小有关结论：a)室温条件下，几乎没有NO和NO2生成，并且所有的NO都转化为NO2（表9-3，9-5）。b)800K左右，NO与NO2生成量仍然很小，但NO生成量已经超过NO2（表9-6）。c)常规燃烧温度（>1500K）下，有可观的NO生成，但NO2量仍然很小（表9-6）。——热力型主要为NO（90％～95％）3）热力型NOx形成的动力学——Zeldovich模型由Zeldovich理论按化学动力学可导出NO生成的总速率O+N2k1k-1NO+Nk2k-2N+O2NO+O)RT542000exp(]O][N[103dt]NO[d2/12214其中：[O2]、[N2]、[NO]——O2、N2、NO的浓度，mol/m3;T——绝对温度，K;t——时间，s；MO2MO2各种温度下形成各种温度下形成NONO的浓度－时间分布曲线的浓度－时间分布曲线烟气在高温区停留时间的延长可使NOx生成量增加。在各种温度下NO浓度随时间的变化曲线(N2／O2＝40：1)综上，控制NO生成量的方法：（1）降低燃烧温度；（2）降低氧气浓度；（3）使燃烧在远离理论空气比的条件下进行；（4）缩短在高温区的停留时间。二、瞬时NO的形成1、生成机理a、碳氢化合物燃烧时，特别是富燃燃料燃烧时，分解出大量的CH、CH2和C2等离子团，它们破坏燃烧空气中的N2分子键，发生如下反应：22222CHNHCNNCHNHCNNHCN2CN上述反应活化能很小，反应速度很快。b、火焰中存在大量O、OH等原子基团，与上述产物反应2222HCNOHCNHOCNOCONOCNOCONNHOHNHONHONOHNOHNOHNONOO通常：低温火焰中形成的NO多为瞬时NO，受温度影响不大（图9-4）。保持足够的氧供应量是降低瞬时NO的生成的有效途径。氰基胺类三、燃料型NOx的形成机理：燃料中的N通常以C—N键存在，C—N键的键能较N≡N小，燃烧时容易分解，经氧化形成NOx。C—N键键能[25.3~63×107J/mol]N≡N键能［94.5×107J/mol]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分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（挥发分）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成。煤粒N挥发分挥发...