1、第九章 固定源氮氧化物污染控制第一節(jié) 氮氧化物的性質(zhì)及來(lái)源第二節(jié) 燃燒過(guò)程中氮氧化物的形成機(jī)理第三節(jié) 低氮氧化物燃燒技術(shù)第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)掌握熱力型氮氧化物形成機(jī)理 理解低氮氧化物燃燒技術(shù)的原理和方法 了解選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)的原理主要內(nèi)容學(xué)習(xí)要求第九章 固定源氮氧化物污染控制第一節(jié) 氮氧化物的性第一節(jié) 氮氧化物的性質(zhì)及來(lái)源1. NOx包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5大氣中NOx主要以NO、NO2的形式存在2. NOx的性質(zhì)NO：無(wú)色氣體，是大氣中NO2的前體物質(zhì)NO2: 紅棕色有窒息性臭味的活潑氣體，具有強(qiáng)烈刺激性，是形成光化學(xué)煙霧的主要因素之一，也是酸雨的來(lái)源

2、之一第一節(jié) 氮氧化物的性質(zhì)及來(lái)源1. NOx包括NO2對(duì)人體健康的影響NO2（10-6）對(duì)人體健康的影響1 聞到臭味5 聞到強(qiáng)臭味1015 10min眼、鼻受到刺激50 1min內(nèi)人呼吸困難80 3min感到胸痛、惡心100 150 在3060min內(nèi)死亡250 很快死亡NO2對(duì)人體健康的影響NO2（10-6）對(duì)人體健康的影響1 氮氧化物的性質(zhì)及來(lái)源3. NOx的來(lái)源固氮菌、雷電等自然過(guò)程（5108t/a）人類活動(dòng)（5107t/a） 燃料燃燒占 90以上燃燒系統(tǒng)排出的氮氧化物有95以NO形式，其余主要為NO2 化工生產(chǎn)硝酸、氮肥、炸藥的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程氮氧化物的性質(zhì)及來(lái)源3. NOx的來(lái)源第九章氮

3、氧化物控制課件 北京近郊區(qū)1999年各類污染源NOx排放總量及對(duì)總排放量的貢獻(xiàn) 北京近郊區(qū)1999年各類污染源NOx排放總量及對(duì)總排放量的氮氧化物的來(lái)源氮氧化物的來(lái)源第二節(jié) 燃燒過(guò)程中NOx的形成機(jī)理NOx分類燃料型NOx（fuel NOx）燃料中的氮原子分解出來(lái)生成的NOx熱力型NOx（thermal NOx）高溫下N2與O2反應(yīng)生成的NOx瞬時(shí)NO（prompt NO）低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO第二節(jié) 燃燒過(guò)程中NOx的形成機(jī)理NOx分類1. 熱力型NOx形成的熱力學(xué)（1）NO生成量與溫度的關(guān)系高溫下，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

4、響 當(dāng)溫度1000K，將會(huì)形成可觀的NO。燃燒過(guò)程中NOx的形成機(jī)理（9-1）（9-2）1. 熱力型NOx形成的熱力學(xué)燃燒過(guò)程中NOx的形成機(jī)理（9NO生成同溫度的關(guān)系NO生成同溫度的關(guān)系O2和N2生成NO的平衡常數(shù)N2O22NOT/KKpKp=(pNO)2/(PO2)(PN2)30010-3010007.510-912002.810-715001.110-520004.010-425003.510-3減小O2和N2生成NO的平衡常數(shù)N2O22NOT/KKp30NO生成量與初始濃度的關(guān)系NO生成量與初始濃度的關(guān)系NO與NO2之間的轉(zhuǎn)化NO與NO2之間的轉(zhuǎn)化第九章氮氧化物控制課件這些熱力學(xué)數(shù)據(jù)說(shuō)

5、明：在室溫條件下，幾乎沒(méi)有NO和NO2生成，并且?guī)缀跛蠳O轉(zhuǎn)化為NO2；在800K左右，NO和NO2生成量仍然微不足道，但NO的生成量已經(jīng)超過(guò)NO2；在常規(guī)的燃燒溫度(1500K)，有可觀量的NO生成，然而NO2的量仍然是微不足道。這些熱力學(xué)數(shù)據(jù)說(shuō)明：熱力型NOx的形成（3）煙氣冷卻對(duì)NO和NO2平衡的影響理論：煙氣冷卻過(guò)程中，根據(jù)熱力學(xué)計(jì)算，NOx應(yīng)主要以NO2的形式存在實(shí)際：9095的NOx以NO的形式存在 boiler NO/NOx nature gas0.9-1.0 coal0.95-1.0 6# fuel oil0.96-1.0 燃燒后產(chǎn)生的NO/NOx 比例熱力型NOx的形成（3

6、）煙氣冷卻對(duì)NO和NO2平衡的影響 燃熱力型NOx的形成（3）煙氣冷卻對(duì)NO和NO2平衡的影響 當(dāng)溫度降低到1550K以下，NO與O2形成NO2的反應(yīng)速率非常慢，在動(dòng)力學(xué)上受到限值 高溫下形成的NOx將以NO的形式排入大氣環(huán)境 NO的轉(zhuǎn)化為NO2主要發(fā)生在大氣中，所需時(shí)間由反應(yīng)動(dòng)力學(xué)支配熱力型NOx的形成（3）煙氣冷卻對(duì)NO和NO2平衡的影響 Zeldovich(捷里多維奇)模型燃燒時(shí)，空氣中氮在高溫下氧化產(chǎn)生，其中的生成過(guò)程是一個(gè)連鎖反應(yīng)。其生成機(jī)理可用捷里多維奇(Zeldovich)反應(yīng)式表示。隨著反應(yīng)溫度T的升高，其反應(yīng)速率按指數(shù)規(guī)律增加。當(dāng)T1500oC時(shí),T每增加100oC,反應(yīng)速率

7、增大6-7倍。動(dòng)力學(xué)Zeldovich(捷里多維奇)模型動(dòng)力學(xué)O2 OO （快）ON2 NON （極快）NO2 NOO （極快）NO1/2 O2 NO2 （慢）熱力型NOx的形成2. 熱力型NOx形成的動(dòng)力學(xué)O2 OO （快）熱力型NOx的形成2. 熱力型NOx假定N原子的濃度保持不變得到上述二式代入（6）式得假定N原子的濃度保持不變通常假定O原子的濃度等于下述反應(yīng)在熱煙氣中的平衡值。平衡常數(shù)為因此：通常假定O原子的濃度等于下述反應(yīng)在熱煙氣中的平衡值。由式最終得dt由式dt積分得NO的形成分?jǐn)?shù)與時(shí)間t之間的關(guān)系Y=NO/ NOe0 0.5 1 1.5 2.0 Mt1.00.5積分得NO的形成分

8、數(shù)與時(shí)間t之間的關(guān)系Y=NO/ NO各種溫度下形成NO的濃度時(shí)間分布曲線各種溫度下形成NO的濃度時(shí)間分布曲線在各種溫度下NO濃度隨時(shí)間的變化曲線(N2/O240:1) 在各種溫度下NO濃度隨時(shí)間的變化曲線(N2/O240:1)3. 瞬時(shí)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O2、O、OH基團(tuán)，可與上述產(chǎn)物反應(yīng)（極快）3. 瞬時(shí)NO的形成碳?xì)浠衔锶紵龝r(shí)，分解成CH、CH2和4. 燃料型NOx的形成燃料中的N通常以原子狀態(tài)與HC結(jié)合，CN鍵的鍵能較N N小，燃燒時(shí)，氧傾向于首先破壞CN鍵，經(jīng)氧化形成NOx燃料 NHCNN2NONHi(i=0,1

9、,2) 火焰快O,H,OH快 O2快NHiNO慢慢4. 燃料型NOx的形成燃料中的N通常以原子狀態(tài)與HC結(jié)合，燃料中氮分解為揮發(fā)分N和焦炭N的示意圖煤粒N揮發(fā)分揮發(fā)分N焦炭焦炭NNON2N2燃料中氮分解為揮發(fā)分N和焦炭N的示意圖煤粒N揮發(fā)分揮發(fā)分N焦熱解溫度對(duì)燃料N轉(zhuǎn)化為揮發(fā)分N比例的影響1200oC1000oC800oC600oC熱解溫度對(duì)燃料N轉(zhuǎn)化為揮發(fā)分N比例的影響1200oC1000煤粉細(xì)粒對(duì)燃料N轉(zhuǎn)化為揮發(fā)分N比例的影響煤粉細(xì)粒對(duì)燃料N轉(zhuǎn)化為揮發(fā)分N比例的影響過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)燃料N轉(zhuǎn)化為揮發(fā)分N比例的影響過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)燃料N轉(zhuǎn)化為揮發(fā)分N比例的影響揮發(fā)分N中最主要的氮化合物是HCN和N

10、H3，HCN氧化的主要反應(yīng)途徑為：燃料N揮發(fā)分NHCNNCONON2 NNHNH2NH3OO,OHH揮發(fā)分N中最主要的氮化合物是HCN和NH3，HCN氧化的主NH3氧化的主要反應(yīng)途徑為：燃料NNO揮發(fā)分NNH3NH2NHN2O,H,OHO,H,OHO2,H,OHO2,H,OHNONH3氧化的主要反應(yīng)途徑為：燃料NNO揮發(fā)分NNH3NH2N燃料型NOx的轉(zhuǎn)化率CR燃料型NOx的轉(zhuǎn)化率CR：是指燃燒過(guò)程中最終生成的NO濃度和燃料中氮全部轉(zhuǎn)化成NO時(shí)的濃度比。CR【最終生成的NO濃度】【燃料全部轉(zhuǎn)化成NO的濃度】試驗(yàn)研究表明，影響CR的主要因素是煤種特性以及爐內(nèi)的燃燒條件。燃料型NOx的轉(zhuǎn)化率CR燃

11、料型NOx的轉(zhuǎn)化率CR：是指燃燒過(guò)煤燃料比FC/V對(duì)NOx轉(zhuǎn)化率的影響余氣系數(shù)=1.2煤燃料比FC/V對(duì)NOx轉(zhuǎn)化率的影響余氣系數(shù)=1.2過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)NOx轉(zhuǎn)化率的影響過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)NOx轉(zhuǎn)化率的影響如上所述，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(guò)量空氣系數(shù)、燃燒時(shí)的最高溫度Tmax(oC)和燃燒時(shí)氧的濃度RO2的經(jīng)驗(yàn)公式：CR=4.0710

12、-1-1.28 10-1N+3.34 10-4V2(-1) +5.5510-4Tmax+3.50 10-3 RO2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)化率第九章氮氧化物控制課件第九章氮氧化物控制課件第三節(jié) 低NOx燃燒技術(shù)控制NOx技術(shù)措施分為兩大類：源頭控制控制燃燒過(guò)程中NOx的生成尾部控制（煙氣脫硝）把已經(jīng)生成的NOx還原為N2第三節(jié) 低NOx燃燒技術(shù)控制NOx技術(shù)措施分為兩大類：第三節(jié) 低NOx燃燒技術(shù)影響NOx形成的因素空氣燃料比燃燒區(qū)溫度及其分布后燃燒區(qū)的冷卻程度燃燒器形狀第三節(jié) 低NOx燃燒技術(shù)影響NOx形成的因素1. 低空氣過(guò)剩系數(shù)運(yùn)行技術(shù)（低氧燃燒）優(yōu)點(diǎn)：降

13、低NOx的同時(shí)，可提高鍋爐熱效率缺點(diǎn)：CO、HC、炭黑等污染物產(chǎn)生量增加NOx生成量與燃料種類、燃燒方式及排渣方式有關(guān)通常，燃用煙煤的鍋爐的空氣過(guò)剩系數(shù)：1.17-1.20一、 傳統(tǒng)的低NOx燃燒技術(shù)1. 低空氣過(guò)剩系數(shù)運(yùn)行技術(shù)（低氧燃燒）NOx生成量與燃料種傳統(tǒng)的低NOx燃燒技術(shù)2. 降低助燃空氣預(yù)熱溫度（火焰區(qū)溫度峰值降低）燃燒空氣由27oC預(yù)熱到315oC，NO排放量增加3倍減少了熱力型NOx的生成該措施僅對(duì)燃?xì)忮仩t有效傳統(tǒng)的低NOx燃燒技術(shù)2. 降低助燃空氣預(yù)熱溫度（火焰區(qū)溫度傳統(tǒng)的低NOx燃燒技術(shù)3. 煙氣循環(huán)燃燒降低氧濃度和燃燒區(qū)溫度主要減少熱力型NOx傳統(tǒng)的低NOx燃燒技術(shù)3.

14、煙氣循環(huán)燃燒傳統(tǒng)的低NOx燃燒技術(shù)4. 兩段燃燒技術(shù)第一段： 氧氣不足，供的空氣量為總需要量的85-95%，不完全燃燒，NOx生成量很小第二段（燃燒裝置的尾端）二次通入空氣，使CO、HC完全燃燒。此時(shí)，煙氣溫度低，不能形成NOx傳統(tǒng)的低NOx燃燒技術(shù)4. 兩段燃燒技術(shù)原理：“低空氣過(guò)剩系數(shù)運(yùn)行技術(shù)”“分段燃燒技術(shù)”技術(shù)：助燃空氣分級(jí)進(jìn)入燃燒裝置 燃料分級(jí)進(jìn)入形成還原區(qū)1. 爐膛內(nèi)整體空氣分級(jí)的低NOx直流燃燒器2. 空氣分級(jí)的低NOx旋流燃燒器3. 空氣/燃料分級(jí)的低NOx燃燒器二. 先進(jìn)的低NOx燃燒器技術(shù)原理：“低空氣過(guò)剩系數(shù)運(yùn)行技術(shù)”“分段燃燒技術(shù)”二. 先進(jìn)1. 爐膛內(nèi)整體空氣分級(jí)的低

15、NOx直流燃燒器爐壁設(shè)置了一層或兩層燃盡風(fēng)（overfireair，OFA）噴口，一部分助燃空氣通過(guò)噴口進(jìn)入爐膛類似于兩段燃燒技術(shù)燃燒器的要求： 位置 風(fēng)量 流速先進(jìn)的低NOx燃燒器技術(shù)1. 爐膛內(nèi)整體空氣分級(jí)的低NOx直流燃燒器先進(jìn)的低NOx燃技術(shù)關(guān)鍵：準(zhǔn)確地控制燃燒器區(qū)域燃料與助燃空氣的混合過(guò)程，以便能有效地控制燃料型NOx和熱力型NOx的生成；要具有較高的燃燒效率。用于壁燃鍋爐的分級(jí)混合低NOx燃燒器原理：緊靠燃燒器的前沿產(chǎn)生一個(gè)主燃區(qū)，稱為一次火焰區(qū)。一次火焰區(qū)燃料相對(duì)比較富裕，經(jīng)常形成實(shí)際空氣量低于理論空氣量的狀況。一次火焰區(qū)的外圍供入過(guò)?？諝猓纬啥位鹧鎱^(qū)，將燃料燃盡。揮發(fā)分和含

16、氮組分的大部分在一次火焰區(qū)析出，但因處于缺氧、高CO和高CH濃度區(qū)，限制了含氮組分向NOx的轉(zhuǎn)化。先進(jìn)的低NOx燃燒技術(shù)技術(shù)關(guān)鍵：準(zhǔn)確地控制燃燒器區(qū)域燃料與助燃空氣的混合過(guò)程，以便先進(jìn)的低NOx燃燒技術(shù)2. 空氣分級(jí)的低NOx旋流燃燒器一次火焰區(qū)：富燃料，N組分析出但難以轉(zhuǎn)化二次火焰區(qū)：燃盡CO、HC等先進(jìn)的低NOx燃燒技術(shù)2. 空氣分級(jí)的低NOx旋流燃燒器空氣和燃料都是分級(jí)送入爐膛，燃料分級(jí)送入可在一次火焰區(qū)的下游形成一個(gè)富集NH3、CH、HCN的低氧還原區(qū)，燃燒產(chǎn)物通過(guò)此區(qū)時(shí)，已經(jīng)生成的NOx會(huì)部分的被還原為N2。分級(jí)送入的燃料常稱為輔助燃料或還原燃料。德國(guó)斯坦繆勒公司開(kāi)發(fā)的空氣/燃料分級(jí)

17、低NOx燃燒器的原理：首先，與空氣分級(jí)低NOx燃燒器一樣形成一次火焰區(qū)，接近理論空氣量燃燒可保證火焰穩(wěn)定；還原燃料在一次火焰下游一定距離混入，形成二次火焰(超低氧條件），在此區(qū)域內(nèi)，已經(jīng)生成的NOx被NH3、HCN和CO等還原基還原為N2；分級(jí)風(fēng)在第三階段送入完成燃盡階段。 3. 空氣/燃料分級(jí)的低NOx燃燒器空氣和燃料都是分級(jí)送入爐膛，燃料分級(jí)送入可在一次火焰區(qū)的下游先進(jìn)的低NOx燃燒技術(shù)空氣和燃料均分級(jí)送入爐膛一次火焰區(qū)下游形成低氧還原區(qū)，還原已生成的NOx 3. 空氣/燃料分級(jí)的低NOx燃燒器先進(jìn)的低NOx燃燒技術(shù)空氣和燃料均分級(jí)送入爐膛 3. 空氣這種燃燒器的成功與否取決于：一次火焰的

18、擴(kuò)散度；二次火焰區(qū)的空氣/燃燒比例（還原燃料量）；燃燒產(chǎn)物在二次火焰區(qū)的停留時(shí)間；還原燃料的還原活性。這種燃燒器的成功與否取決于：一次火焰的擴(kuò)散度；利用直流燃燒器可以在爐膛內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)空氣和燃料分級(jí)，在爐膛內(nèi)形成3個(gè)區(qū)域，即一次區(qū)、還原區(qū)和燃盡區(qū)，常稱為三級(jí)燃燒技術(shù)。另外，采用循環(huán)流化床鍋爐也是控制氮氧化物排放的先進(jìn)技術(shù)，循環(huán)流化床爐膛的燃燒溫度低，只有8509500C，在此溫度下產(chǎn)生的熱力型NOx極少，加上分級(jí)燃燒，可有效的抑制燃燒型氮氧化物的生成。利用直流燃燒器可以在爐膛內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)空氣和燃料分級(jí)，在爐膛內(nèi)形第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)脫硝技術(shù)的難點(diǎn)處理煙氣體積大NOx濃度相當(dāng)?shù)蚇Ox的總量相對(duì)較大

19、常用的煙氣脫硝技術(shù) 催化還原法 吸收法 吸附法第四節(jié) 煙氣脫硝技術(shù)脫硝技術(shù)的難點(diǎn) 常用的煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)1. 選擇性催化還原法（SCR）還原劑：氨催化劑：貴金屬、堿性金屬氧化物和沸石還原反應(yīng)潛在氧化反應(yīng)煙氣脫硝技術(shù)1. 選擇性催化還原法（SCR）煙氣脫硝技術(shù)1. 選擇性催化還原法（SCR） 溫度對(duì)NOx還原效率有較大影響煙氣脫硝技術(shù)1. 選擇性催化還原法（SCR）煙氣脫硝技術(shù)1. 選擇性催化還原法（SCR）氨儲(chǔ)罐省煤器煙氣煙氣脫硝技術(shù)1. 選擇性催化還原法（SCR）氨儲(chǔ)罐省煤器煙氣反應(yīng)器在鍋爐尾部煙道的位置,有三種方案:(1)在空氣預(yù)熱器前(2)在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間(3)布置在

20、FGD(濕法煙氣脫硫裝置)之后反應(yīng)器在鍋爐尾部煙道的位置,有三種方案:SCR反應(yīng)器置于空氣預(yù)熱器前的高塵煙氣中鍋爐靜電除塵器SCR反應(yīng)器空氣預(yù)熱器NH3儲(chǔ)罐蒸發(fā)器去濕法煙氣脫硫系統(tǒng)NH3空氣NH3NH3+空氣SCR反應(yīng)器置于空氣預(yù)熱器前的高塵煙氣中鍋爐靜電除塵器SCR煙氣中含有飛灰、二氧化硫，故反應(yīng)器在“不干凈”的高塵煙氣中。但此處溫度在300到500之間，適用于多數(shù)催化劑，但壽命受影響：煙氣飛灰中Na、K、Ca、Si、As會(huì)使催化劑中毒或污染；飛灰對(duì)催化劑反應(yīng)器的磨損和使催化劑反應(yīng)器蜂窩堵塞；如煙氣溫度升高,會(huì)使催化劑燒結(jié)或使之再結(jié)晶失效；如煙氣溫度降低,氨會(huì)和三氧化硫生成硫酸氫銨,堵塞煙道

21、；高活性催化劑會(huì)使二氧化硫氧化成三氧化硫。煙氣中含有飛灰、二氧化硫，故反應(yīng)器在“不干凈”的高塵煙氣中。SCR反應(yīng)器置于空氣預(yù)熱器與靜電除塵器之間鍋爐靜電除塵器SCR反應(yīng)器空氣預(yù)熱器NH3儲(chǔ)罐蒸發(fā)器NH3NH3+空氣濕法煙氣脫硫系統(tǒng)空氣去煙囪空氣SCR反應(yīng)器置于空氣預(yù)熱器與靜電除塵器之間鍋爐靜電除塵器SC布置在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，避免了溫度對(duì)反應(yīng)的影響，但飛灰中的雜質(zhì)仍然會(huì)影響催化劑的壽命：煙氣飛灰中Na、K、Ca、Si、As會(huì)使催化劑中毒或污染；飛灰對(duì)催化劑反應(yīng)器的磨損和使催化劑反應(yīng)器蜂窩堵塞；高活性催化劑會(huì)使二氧化硫氧化成三氧化硫。布置在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，避免了溫度對(duì)反應(yīng)的

22、影響，但SCR反應(yīng)器布置在濕法煙氣脫硫裝置之后鍋爐靜電除塵器SCR反應(yīng)器空氣預(yù)熱器NH3儲(chǔ)罐蒸發(fā)器NH3NH3+空氣濕法煙氣脫硫系統(tǒng)空氣氣/氣加熱器去煙囪空氣氣/油燃燒器或蒸汽換熱器SCR反應(yīng)器布置在濕法煙氣脫硫裝置之后鍋爐靜電除塵器SCR反布置在FGD(濕法煙氣脫硫裝置)之后其優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，此時(shí)可使用高活性催化劑。且結(jié)構(gòu)緊湊，其壽命較長(zhǎng)。問(wèn)題：反應(yīng)器在FGD之后，溫度僅有50-60度，故需加熱升溫。布置在FGD(濕法煙氣脫硫裝置)之后其優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，此時(shí)可使兩個(gè)關(guān)鍵因素催化劑失活：“毒物”積累是其主要原因，降低含塵量可有效延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。殘留氨：未反應(yīng)的NH3都將轉(zhuǎn)化為硫酸鹽：2NH3

23、(g)SO3(g)+H2O(g) (NH4)2SO4(s) 生成的硫酸銨為亞微米級(jí)的微粒，易于附著在催化器內(nèi)或者下游的空氣預(yù)熱器以及引風(fēng)機(jī)。 隨著SCR系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加，催化劑活性逐漸喪失，煙氣中殘留的氨或者“氨泄漏”也將增加。兩個(gè)關(guān)鍵因素催化劑失活：“毒物”積累是其主要原因，降低含塵量第九章氮氧化物控制課件第九章氮氧化物控制課件第九章氮氧化物控制課件第九章氮氧化物控制課件第九章氮氧化物控制課件第九章氮氧化物控制課件煙氣脫硝技術(shù)2. 選擇性非催化還原法（SNCR）還原劑：尿素或氨基化合物，較高反應(yīng)溫度化學(xué)反應(yīng)同樣，需要控制溫度避免潛在氧化反應(yīng)發(fā)生煙氣脫硝技術(shù)2. 選擇性非催化還原法（SNCR

24、）SNCR工藝中，尿素或氨基化合物作為還原劑將NOx還原為N2。因?yàn)樾枰^高的反應(yīng)溫度（93010900C），還原劑通常注進(jìn)爐膛或者緊靠爐膛出口的煙道。主要化學(xué)反應(yīng)為： 4NH36NO5N26H2O可能競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)為（反應(yīng)溫度11000C，成為主要反應(yīng)）：4NH35O24NO6H2O4NH33O24N26H2O還原劑必須注入最佳溫度區(qū)，如果溫度低于所希望的區(qū)間，殘留氨量將增加。SNCR工藝中，尿素或氨基化合物作為還原劑將NOx還原為N2尿素為還原的SCNR系統(tǒng)，尿素的水溶液在爐膛上部注入： CO(NH2)2+2NO+0.5O22N2+CO2+2H2O 1mol的尿素可以還原2mol的NO,但實(shí)際運(yùn)

25、行時(shí)尿素的注入量控制在尿素中N與NO摩爾比為1，多余可能降解為氮、氨和CO2.工業(yè)運(yùn)行表明，SNCR工藝的NO還原率較低，通常在3060的范圍內(nèi)。尿素為還原的SCNR系統(tǒng)，尿素的水溶液在爐膛上部注入：煙氣脫硝技術(shù)3. 吸收法堿液吸收必須首先將一半以上的NO氧化為NO2NO/NO21效果最佳煙氣脫硝技術(shù)3. 吸收法煙氣脫硝技術(shù)3. 吸收法（續(xù)）強(qiáng)硫酸吸收 4. 吸附法吸附劑：活性炭、分子篩、硅膠、含氨泥煤NOx和SO2聯(lián)合控制技術(shù)吸附劑：浸漬碳酸鈉的-Al2O3亞硝基硫酸煙氣脫硝技術(shù)3. 吸收法（續(xù)） 4. 吸附法亞硝基硫酸煙氣脫硝技術(shù)4. 吸附法（續(xù)）NOx和SO2聯(lián)合控制技術(shù)反應(yīng)式再生：用天

26、然氣、CO等對(duì)吸附劑進(jìn)行再生煙氣脫硝技術(shù)4. 吸附法（續(xù)）可徹底消除NOx的污染，同時(shí)回收NOx。常用吸附劑為活性炭、分子篩、硅膠、含氨泥煤等。活性炭具有吸附速率快和吸附容量大的特點(diǎn)，但活性炭的再生是個(gè)大問(wèn)題。此外，因煙氣中有氧的存在，對(duì)于活性炭材料防止著火或爆炸也是一個(gè)問(wèn)題。MnO、FeO具有潛力，但吸附劑的磨損是技術(shù)的障礙?？蓮氐紫齆Ox的污染，同時(shí)回收NOx。常用吸附劑為活性炭、NOx和SO2聯(lián)合控制技術(shù) 美國(guó)匹茲堡能源技術(shù)中心采用浸滯Na2CO3的Al2O3圓球作為吸附劑，同時(shí)除去煙氣中的NOx和SO2,處理過(guò)程包括吸附、再生等步驟，主要反應(yīng)為：Na2CO3+Al2O32NaAlO2

27、+CO22NaAlO2+H2O2NaOH+Al2O32NaOH+SO2+0.5O2Na2SO4+H2O2NaOH+2NO+1.5O22NaNO3+H2O2NaOH+2NO2+0.5O22NaNO3+H2ONOx和SO2聯(lián)合控制技術(shù) 美國(guó)匹茲堡能源技術(shù)中心采用浸滯采用天然氣、CO可以對(duì)吸附劑再生，反應(yīng)如下：4Na2SO4+CH44Na2SO3+CO2+2H2O4Na2SO3+3CH44Na2S+3CO2+6H2OAl2O3+Na2SO32NaAlO2+SO2Al2O3+Na2S+H2O2NaAlO2+H2S對(duì)煙氣脫硫的去除率達(dá)到90，對(duì)NOx的去除率達(dá)到7090，但需要大量吸附劑，設(shè)備龐大，投資

28、大，運(yùn)行動(dòng)力消耗也大。正在開(kāi)發(fā)的電子束和脈沖等離子體脫硫脫硝技術(shù)也能達(dá)到較高的凈化效率，但仍然存在一些技術(shù)障礙。采用天然氣、CO可以對(duì)吸附劑再生，反應(yīng)如下：美國(guó)NOx的控制歷程Before 19701970-1990After 1990美國(guó)NOx的控制歷程Before 19701943 洛衫磯地區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重的空氣污染1948 Clouds killed people1963 Clean Air Act (CAA)美國(guó)首次立法控制大氣污染1949年，A.J. Haagen-Smit 首先發(fā)現(xiàn)了碳?xì)浠衔锖偷趸锓磻?yīng)會(huì)形成刺激眼睛的物質(zhì)，比如PAN和O3，引起人們的關(guān)注。Before 197019

29、43 洛衫磯地區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重的空氣污染Before 19701940-1970主要排放源固定源燃料燃燒機(jī)動(dòng)車這一期間NOx排放增長(zhǎng)的主要原因是天然氣和汽油的使用量增加1940-1970主要排放源固定源燃料燃燒1970 National Ambient Air Quality Standards (NAAQS) 國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)首要目標(biāo): Public Health“adequate margin of safety”次要目標(biāo): Public Welfare Criteria Pollutants 標(biāo)準(zhǔn)污染物一氧化碳 二氧化硫 總顆粒物 碳?xì)浠衔?光化學(xué)氧化物 二氧化氮（100ug/m3）19

30、70-19901970 National Ambient Air Qual控制的重點(diǎn)應(yīng)該是燃煤鍋爐和燃?xì)馔鶑?fù)內(nèi)燃機(jī)控制的重點(diǎn)應(yīng)該是鍋爐是首要排放源，內(nèi)燃機(jī)次之鍋爐是首要排放源，1970 Environmental Protection Agency (EPA) New Source Performance Standards（NSPS）對(duì)國(guó)內(nèi)各類固定源做詳細(xì)調(diào)查，針對(duì)待建的排放源和將要改建的舊排放源，要求各州依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平，作出執(zhí)行計(jì)劃， 3至5年內(nèi)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于移動(dòng)源NOx排放，對(duì)機(jī)動(dòng)車制造商做了規(guī)定。此外，機(jī)動(dòng)車首次需要達(dá)到燃料蒸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。1970 Environmental Pr

31、otection 第九章氮氧化物控制課件1970-1977，NOx排放仍然增加但有所緩和存在的問(wèn)題：污染物清除技術(shù)不完善要求監(jiān)測(cè)當(dāng)?shù)卦磁欧藕涂諝赓|(zhì)量NSPS（全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）暫時(shí)難以實(shí)現(xiàn)，EPA改變政策（分區(qū)管理）New Source Review (NSR)（對(duì)未達(dá)標(biāo)區(qū)）Prevention of Significant deterioration (PSD)（對(duì)達(dá)標(biāo)區(qū)）1970-1977，NOx排放仍然增加但有所緩和第九章氮氧化物控制課件這一時(shí)期主要采用的技術(shù)針對(duì)固定源在燃燒過(guò)程中抑制NOx形成是對(duì)燃燒源NOx排放最有效的控制手段。方法主要有：煙氣循環(huán)、兩階段燃燒、催化燃燒用物理或化學(xué)方法除去煙

32、道氣中的NOx認(rèn)為對(duì)非燃燒源最有效，比如化學(xué)品生產(chǎn)。方法主要有：化學(xué)濕法吸收，分子篩物理吸附這一時(shí)期主要采用的技術(shù)針對(duì)固定源煙氣循環(huán)原理：冷煙氣降溫，沖淡O2的濃度，對(duì)熱力型NOx的生成有很好的控制應(yīng)用：對(duì)天然氣和精煉燃油效果較好缺點(diǎn) 當(dāng)煙氣循環(huán)量15%燃燒空氣量，其抑制效用減緩煙氣循環(huán)原理：冷煙氣降溫，沖淡O2的濃度，對(duì)熱力型NOx的原理：用金屬做催化劑，在較低溫度下氧化燃料，抑制NOx生成應(yīng)用：O2量較小、溫度較低，要達(dá)到較高效率比較困難，多應(yīng)用于小型工業(yè)鍋爐催化燃燒原理：用金屬做催化劑，在較低溫度下氧化燃料，抑制NOx生成應(yīng)機(jī)動(dòng)車排放增長(zhǎng)原因：車輛行駛里程增長(zhǎng)太快，抵銷了單個(gè)車輛所減少的

33、排放量機(jī)動(dòng)車排放增長(zhǎng)原因：車輛行駛里程增長(zhǎng)太快，抵銷了單個(gè)車輛所減機(jī)動(dòng)車排放控制的主要技術(shù)1972年，尾氣回流控制技術(shù) Exhaust Gas Recirculation 出現(xiàn)，滿足汽車制造商達(dá)到NOx國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。燃燒過(guò)程中降低溫度，減少O2濃度尾氣循環(huán)機(jī)動(dòng)車排放控制的主要技術(shù)1972年，尾氣回流控制技術(shù) Exh三元催化轉(zhuǎn)化器新制造的汽車將要首次達(dá)到CAAA標(biāo)準(zhǔn)較為精密的三元催化轉(zhuǎn)化器和車載電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用在大多數(shù)新車上三元催化轉(zhuǎn)化器新制造的汽車將要首次達(dá)到CAAA標(biāo)準(zhǔn)第九章氮氧化物控制課件公眾對(duì)NOx的新認(rèn)識(shí)：酸雨形成的前體物，在大氣中經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)轉(zhuǎn)化形成HNO3，并隨雨雪沉降。科學(xué)分析表

34、明，雨水中50的酸性來(lái)自HNO3對(duì)美國(guó)東北部的湖泊和城市有較大的影響O3形成的反應(yīng)物：和VOCs作用形成對(duì)流層O3政策著眼點(diǎn)：減少酸雨和O3對(duì)社會(huì)、生態(tài)的危害，以及NOx本身對(duì)健康的損害，因此展開(kāi)對(duì)NOx控制的政策After 1990公眾對(duì)NOx的新認(rèn)識(shí)：After 1990固定源 大約45其中85來(lái)自燃煤電廠相應(yīng)政策：在不引起操作困難、減少設(shè)備壽命以及不增加其他排放源排放量的前提下，對(duì)電力生產(chǎn)業(yè)和大型鍋爐排放的NOx進(jìn)行限制，并針對(duì)臭氧未達(dá)標(biāo)地區(qū)使用更為嚴(yán)格的政策和技術(shù)酸雨政策下的NOx固定源 大約45酸雨政策下的NOx對(duì)固定源采取的策略階段I（1996-1999）控制對(duì)象：277鍋爐固定排放源dry bottom wall-fired boilers，tangentially fired boilers等階段目標(biāo)：每年減少400，000噸引用的主要技術(shù)：低氮燃燒器 (LNB)階段II（2000-）控制對(duì)象：775鍋爐固定排放源wet bottom boilers, vertically fired boilers等階段目標(biāo)：每年減少1，170，000噸準(zhǔn)備發(fā)展的技術(shù)：更有效率的LNB技術(shù)對(duì)固定源