NOx的危害及燃煤NOx的生成課件

第十章

煙氣脫硝技術(shù)概述1第1頁/共20頁第一節(jié)

NOx

的危害及燃煤NOx

的生成第二節(jié)

NOx

的排放控制法規(guī)第三節(jié)

降低NOx

排放的燃燒技術(shù)第四節(jié)

煙氣脫硝技術(shù)第一節(jié)

NOx的危害及燃煤NOx的生成2第2頁/共20頁氮氧化物種類：NO

、

NO2

、

N2

O、

N2

O3

、

N2

O4

、N2

O5

;大氣中NOx主要以NO、NO2

的形式存在特性：NO是無色、無刺激氣味的不活潑氣體，可被氧化成NO2

，NO2

是棕紅色有刺激性臭味的氣體。N2

O：?jiǎn)蝹€(gè)分子的溫室效應(yīng)為CO2

的200倍，并參與臭氧層的破壞NO：大氣中NO2

的前體物質(zhì)，形成光化學(xué)煙霧的活躍組分NO

x

的來源固氮菌、雷電等自然過程（

5×108

t/a）人類活動(dòng)（

5×107

t/a）主要來自于車輛廢氣、火力發(fā)電站和其他工業(yè)的燃料燃燒以及硝酸、氮肥、炸藥的工業(yè)生產(chǎn)過程。燃料燃燒占

90

％95

％以NO形式，其余主要為NO

23第3頁/共20頁NOx的來源4第4頁/共20頁影響人類健康：光化學(xué)煙霧對(duì)呼吸器官有強(qiáng)烈的刺激和致癌作用；

影響森林和作物生長(zhǎng)：酸雨破壞作物和樹根系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)循環(huán)；

影響全球氣候：破壞臭氧的循環(huán)，減少臭氧層厚度，引發(fā)溫室效應(yīng)。5第5頁/共20頁NOx的污染及危害光化學(xué)反應(yīng)使NO

2

分解為NO和O

3

，大氣中臭氧對(duì)人體健康十分有害。光化學(xué)煙霧中對(duì)植物有害的成分主要為臭氧和氮氧化合物：臭氧濃度超過0.1

ppm時(shí)便對(duì)植物產(chǎn)生危害。

NO

2

濃度達(dá)1

ppm時(shí)，某些植物便會(huì)受害。氮氧化物在大氣的催化反應(yīng)中可形成硝酸。6第6頁/共20頁NOX的污染及危害不同濃度的NO2

對(duì)人體健康的影響7第7頁/共20頁煤燃燒過程N(yùn)Ox的形成機(jī)理8第8頁/共20頁一、形成機(jī)理熱力型NOx高溫下N

2

與O

2

反應(yīng)生成的NOx燃料型NOx燃料中的固定氮生成的NOx快速型NOx低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOxNOx

的形成機(jī)理熱力型NO

x

的形成產(chǎn)生NO和NO2的兩個(gè)重要反應(yīng)上述反應(yīng)的化學(xué)平衡受溫度和反應(yīng)物化學(xué)組成的影響平衡時(shí)NO濃度隨溫度升高迅速增加9第9頁/共20頁室溫?zé)釛l力件型下NO，x

的幾形乎成沒有NO和NO2生成，并且所有的NO都轉(zhuǎn)化為NO2800℃左右，NO與NO2生成量仍然很小，但NO生成量已經(jīng)超過NO2常規(guī)燃燒溫度（>1500℃）下，有可觀的NO生成，但

NO2量仍然很小10第10頁/共20頁燃料中氮分解為揮發(fā)分N和焦炭N的示意圖11第11頁/共20頁燃料中的N通常以原子狀態(tài)與HC結(jié)合，C—N鍵的鍵能較N

≡N小，燃燒時(shí)容易分解，經(jīng)氧化形成

NOx火焰中燃料氮轉(zhuǎn)化為NO的比例取決于火焰區(qū)NO/O2

的比例燃料中20％～80％的氮轉(zhuǎn)化為NOx燃料型NOx

的形成Fuel

NHCNNOi(i=0,1,2)O,H,OHN212第12頁/共20頁fastO,H,OH

NHfastO,H,OHfastNHislowNHi,NOslow快速型NO的形成碳?xì)浠衔锶紵龝r(shí)，分解成CH、CH2

和C2

等基團(tuán)，與N2

發(fā)生如下反應(yīng)

火焰中存在大量CH、CH2和C2基團(tuán)，與上述產(chǎn)物反應(yīng)13第13頁/共20頁NOx

的形成14第14頁/共20頁燃料中氮含量對(duì)NOx轉(zhuǎn)化率的影響余氣系數(shù)＝1.2含氮量15第15頁/共20頁過量空氣系數(shù)對(duì)NOx轉(zhuǎn)化率的影響16第16頁/共20頁NOx轉(zhuǎn)化率與燃燒溫度和過量空氣系數(shù)的關(guān)系17第17頁/共20頁抑制NOx生成和促使破壞NOx的途徑空氣N2NOx雜環(huán)氮化物烴生成物CH，CH2烴生成物中結(jié)合的氮氰(HCN,CN)氰氧化物(OCN,HNCO)氨類(NH3,NH2，NH，N)N2ONOxHN2還原氣氛氧化氣氛空氣中的氮燃料中氮的轉(zhuǎn)換NO再燃燒Zeldovich機(jī)理第18頁/共20頁18如上所述，NOx的生成和破壞規(guī)律十分復(fù)雜，而影響

NOx轉(zhuǎn)化率的因素又很多，所以對(duì)燃料型NOx的轉(zhuǎn)化率進(jìn)行理論計(jì)算非常困難；但目前已建立數(shù)百個(gè)與

NOx生成規(guī)律及其破壞有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)在內(nèi)的數(shù)學(xué)模型。日本豐橋大學(xué)在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上得出燃料型NOx的轉(zhuǎn)化率CR和燃料中含氮量N(干基)、揮發(fā)分含量V(干基)、過量空氣系數(shù)α、燃燒時(shí)的最高溫度Tmax(℃)和燃燒時(shí)氧的濃度RO2

的經(jīng)驗(yàn)公式：CR=4.07

10-1

-1.28

10-