關(guān)于氮氧化物的生成機理及防治措施第一節(jié)氮氧化物的性質(zhì)及來源NOx包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5大氣中NOx主要以NO、NO2的形式存在NOx的性質(zhì)N2O：單個分子的溫室效應(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)，形成光化學煙霧的活躍組分第2頁,共31頁，2024年2月25日，星期天氮氧化物的性質(zhì)及來源NOx的性質(zhì)（續(xù)）NO2:強烈刺激性，來源于NO的氧化，酸沉降NOx的來源固氮菌、雷電等自然過程（5×108t/a）人類活動（5×107t/a）燃料燃燒占90％95％以NO形式，其余主要為NO2第3頁,共31頁，2024年2月25日，星期天燃燒過程NOx的形成機理形成機理燃料型NOx燃料中的固定氮生成的NOx熱力型NOx高溫下N2與O2反應(yīng)生成的NOx瞬時NO低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO第4頁,共31頁，2024年2月25日，星期天NOx的形成機理熱力型NOx的形成產(chǎn)生NO和NO2的兩個重要反應(yīng)上述反應(yīng)的化學平衡受溫度和反應(yīng)物化學組成的影響平衡時NO濃度隨溫度升高迅速增加第5頁,共31頁，2024年2月25日，星期天熱力型NOx的形成室溫條件下，幾乎沒有NO和NO2生成，并且所有的NO都轉(zhuǎn)化為NO2800K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（>1500K）下，有可觀的NO生成，但NO2量仍然很小第6頁,共31頁，2024年2月25日，星期天熱力型NOx的形成煙氣冷卻過程中，根據(jù)熱力學計算，NOx應(yīng)主要以NO2的形式存在，但實際90％～95％的NOx以NO的形式存在，主要原因在于動力學控制第7頁,共31頁，2024年2月25日，星期天熱力型NOx的形成熱力型NOx形成的動力學——Zeldovich模型NO生成的總速率第8頁,共31頁，2024年2月25日，星期天熱力型NOx的形成假定N原子的濃度保持不變得到代入（6）式得第9頁,共31頁，2024年2月25日，星期天熱力型NOx的形成假定O原子的濃度保持不變最終得第10頁,共31頁，2024年2月25日，星期天熱力型NOx的形成積分得NO的形成分數(shù)與時間t之間的關(guān)系Y=[NO]/[NO]e00.511.52.0Mt1.00.5第11頁,共31頁，2024年2月25日，星期天瞬時NO的形成碳氫化合物燃燒時，分解成CH、CH2和C2等基團，與N2發(fā)生如下反應(yīng)

火焰中存在大量O、OH基團，與上述產(chǎn)物反應(yīng)第12頁,共31頁，2024年2月25日，星期天燃料中的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FuelNHCNN2NONHi(i=0,1,2)O,H,OHfastO,H,OHfastO,H,OHfastNHislowNHi,NOslow第13頁,共31頁，2024年2月25日，星期天NOx的形成第14頁,共31頁，2024年2月25日，星期天NOx的形成第15頁,共31頁，2024年2月25日，星期天低NOx燃燒技術(shù)原理控制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16頁,共31頁，2024年2月25日，星期天低NOx燃燒技術(shù)傳統(tǒng)低NOx燃燒技術(shù)1.低氧燃燒降低NOx的同時提高鍋爐熱效率CO、HC、碳黑產(chǎn)生量增加第17頁,共31頁，2024年2月25日，星期天傳統(tǒng)低NOx燃燒技術(shù)2.降低助燃空氣預(yù)熱溫度燃燒空氣由27oC預(yù)熱到315oC，NO排放量增加3倍第18頁,共31頁，2024年2月25日，星期天傳統(tǒng)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第19頁,共31頁，2024年2月25日，星期天傳統(tǒng)低NOx燃燒技術(shù)4.兩段燃燒技術(shù)第一段：氧氣不足，煙氣溫度低，NOx生成量很小第二段：二次空氣，CO、HC完全燃燒，煙氣溫度低第20頁,共31頁，2024年2月25日，星期天先進的低NOx燃燒技術(shù)原理：低空氣過剩系數(shù)運行技術(shù)＋分段燃燒技術(shù)1.爐膛內(nèi)整體空氣分級的低NOx直流燃燒器爐壁設(shè)置助燃空氣（OFA，燃盡風）噴嘴類似于兩段燃燒技術(shù)第21頁,共31頁，2024年2月25日，星期天先進的低NOx燃燒技術(shù)2.空氣分級的低NOx旋流燃燒器一次火焰區(qū)：富燃，含氮組分析出但難以轉(zhuǎn)化二次火焰區(qū)：燃盡CO、HC等第22頁,共31頁，2024年2月25日，星期天先進的低NOx燃燒技術(shù)3.空氣/燃料分級的低NOx燃燒器空氣和燃料均分級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第23頁,共31頁，2024年2月25日，星期天煙氣脫硝技術(shù)脫硝技術(shù)的難點處理煙氣體積大NOx濃度相當?shù)蚇Ox的總量相對較大第24頁,共31頁，2024年2月25日，星期天煙氣脫硝技術(shù)1.選擇性催化還原法（SCR）催化劑：貴金屬、堿性金屬氧化物還原反應(yīng)潛在氧化反應(yīng)第25頁,共31頁，2024年2月25日，星期天煙氣脫硝技術(shù)1.選擇性催化還原法（SCR）第26頁,共31頁，2024年2月25日，星期天煙氣脫硝技術(shù)2.選擇性非催化還原法（SNCR）尿素或氨基化合物作為還原劑，較高反應(yīng)溫度化學反應(yīng)同樣，需要控制溫度避免潛在氧化反應(yīng)發(fā)生第27頁,共31頁，2024年2月25日，星期天煙氣脫硝技術(shù)2.選擇性非催化還原法（SNCR）第28頁,共31頁，2024年2月25日，星期天煙氣脫硝技術(shù)3.吸收法堿液吸收必須首先將一半以上的NO氧化為NOxNO/NO2＝1效果最佳第29頁,共31頁，2024年2月25日，星期天煙氣脫硝技