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ONOON2MO2MO2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...
