氮氧化物污染控制技术PPT课件

. 1、氮氧化物污染控制技术，2，目录，控制氮氧化物的性质，起源，危害以及标准氮氧化物形成机理的低氮氧化物燃烧技术排烟脱硝技术，3，1，氮氧化物的性质，NOx:N2O，NO，N2O3，N2O4，N2O5大气中的NOx主要是NO， 以NO2的形式存在的性质： N2O :单分子的温室效应是CO2的200倍，参与臭氧层的破坏，其环境循环系统不依赖于其他氮氧化物的NO :大气中的NO2的前驱物质，形成光化学烟雾的活性成分的NO2:强刺激性，来自NO的氧化转换为硝酸和亚硝酸， 5、2、氮氧化物源、自然过程固氮菌、雷电等每年产生约5108t的人类活动(5107t/a )燃料燃烧以90%以上化工生产中硝酸生产、硝化过程、炸药生产和金属表面硝酸处理等95%为NO，其馀主要为NO2，但由于环境中NO最终变为NO2，因此氮氧化物的、6、2、氮氧化物源、7、2、氮氧化物源、我国NOx污染的现状和排放特征、8、2、氮氧化物源、我国NOx污染的现状和排放特征、9、3、氮氧化物危害、人体健康1.NOX中的NO2、 进入人体会严重损害呼吸道和肺部2 .灰雾中的SO2和NO2侵入易形成二次气溶胶污染的呼吸道3.NOX产生烃和光化学烟雾，刺激人眼和粘膜，案例1952年美国洛杉矶的光化学烟雾事件，10，不同浓度的NO2对人体健康的影响，11、3、氮氧化物危害、环境1 .酸雾、酸雨2 .形成植物正常生命活动、降低作物产量3 .与破坏臭氧层有关的4 .间接出现阴天气.12、4、氮氧化物控制标准、大气污染防治法 2015.8.29修订版、环境空气质量标准gb30952012、 火电厂大气污染物排放标准gb132232011、锅炉大气污染物排放标准gb132172014、石油炼制工业污染物排放标准gb315702015、我国在“十三五”期间执行更严格的“超低排放”标准，使氮氧化物排放标准更严格，排放能力进一步增强。 在、13、环境空气品质评价基准浓度限制值比较表(g/m3)、14、二、氮氧化物形成机理、15、燃烧过程中形成的是在燃料型NOx(FuelNOx )燃料中固定氮而生成的NOx热型NOx(ThermalNOx ) 在高温下N2和O2反应生成的NOx瞬时NO(PromptNOx )低温火焰下由于含碳自由基的存在而生成的NO、16、1、燃料型、燃料中的n以c-n键存在的有机化合物较多。 理论上，氮分子中的NN键能远大于有机化合物中的cn键能，燃烧时cn容易分解，氧化使NOx火焰中的燃料氮转化为NOx的比例受炉温、过剩空气系数及煤质量的影响，燃料中的氮氧化为NOx燃料中的氮化物而变为NO 原因是使NO量减少到平衡浓度以下的反应慢。17、18、2，在热型、高温下发生NO和NO2两个重要反应，NOx的生成量随着温度的升高而增大，当温度低于1350时，几乎不生成热NOx的热型NOx的生成是一个缓慢的反应过程， 随着炉膛内停留时间的延长，NO浓度的增大与燃烧气体中氮氧的比例有关，与氧浓度的平方根成比例，上述反应是可逆反应的化学平衡受温度和反应物的化学组成的影响，19、3、瞬时型、瞬时型NOx生成途径、瞬时型NOx主要是HC含量高， 发生在氧浓度低的富燃料区，多发生在内燃机燃烧过程中，但在燃煤锅炉中其发生量极少。、20、3种NOx形成机制在煤炭燃烧过程中对NOx排放总量的贡献，21、3、低氮氧化物燃烧技术、22、源控、末端管理、源控、燃烧条件、低氮氧化物燃烧技术、煤特性、二级燃烧、热系统设计、燃烧器调制和燃烧方式、运转状况、低空气过剩燃烧、排烟循环燃烧、 锅炉设计和运行参数23、低空气过剩系数运行技术、降低NOx的同时降低锅炉排烟热损失、增加锅炉热效率CO、HC、炭黑的产生量、增加飞灰中的可燃物质使燃烧效率降低、空气过剩系数影响NOx的产生量、24、排烟循环燃烧、 用燃烧产生的部分烟气冷却后，循环返回燃烧区，起到降低氧浓度和燃烧区温度的作用，达到降低NOx产生量的目的主要是降低热型NOx，烟气循环燃烧对降低NOx的影响是、25、二级燃烧技术， 燃料在接近理论空气量处燃烧的第一阶段：缺氧、排烟温度低、NOX生成量小的第二阶段：通过二次空气，CO、HC完全燃烧，在排烟温度低的地方可能出现不利的燃料空气分布，这会增加CO和粉尘排放量，降低燃烧效率。 煤二级燃烧对NOX生成量的影响，26，4，烟气脱硝技术，27，烟气脱硝处理冷却后烟气，降低NOX排放量。 烟气脱硝非常困难，主要问题是控制烟气体积大、NOx浓度相对较低、NOx总量相对较大的火电厂烟气NOx污染，目前选择性催化还原法(SCR )选择性非催化还原法(SNCR )、28、1、选择性催化还原法(SCR )脱硝，原理上还原氨通常有向空气预热器的上游注入含有NOx的排烟，在含有催化剂的反应器内还原为N2和水的商业化的排烟脱硝技术。 催化剂：贵金属、碱金属氧化物、29、典型工艺配置、脱硝原理、30、SCR工艺主要由三部分组成：催化反应器、供氨系统和控制系统，某些配置方式有烟气再热系统等附属设施。 根据不同类型催化剂的适宜工作温度范围，SCR可分为高温工艺、中温工艺和低温工艺，其划分标准为：1.高温SCR工艺的适宜温度范围为345590； 2 .中温SCR工艺的适宜温度范围为260380； 3 .低温SCR工艺的适宜温度范围为80300。 31、SCR的影响因素，1 .反应温度的影响，反应温度对SCR脱硝效率的影响，反应温度决定反应物的反应速度，决定催化剂的反应活性。 催化剂使SCR反应温度大大降低，反应器体积变小，32，SCR的影响因素，2.NH3/NOx摩尔比的影响图右实验得到的温度为310时的NH3/NOx摩尔比影响NOx脱离率的实测结果。 氨氮摩尔比SCR脱硝效率的影响，33，SCR的影响因素，3 .接触时间，一般反应物在反应器中的滞留时间越长，脱硝效率越高，操作温度接近最佳反应温度，滞留时间越低。 停留时间过短，反应不完全，氨逃逸量增大，时间过长，氨氧化，脱硝效率降低。 停留时间与脱硝效率的关系，34，SCR的影响因素，4 .催化剂的影响催化剂是SCR工艺的核心，催化剂脱离率的影响与催化剂的活性、类型、结构、表面积等特性有关。 其中催化剂的活性是影响NOx脱离率的最重要因素。、35、SCR催化反应器的配置、1 .高尘烟的配置、36、烟没有被除尘，飞灰粒子对催化剂的侵蚀强，飞灰中的有害物质，特别是砷(As )的氧化物对催化剂的活性障碍大。 另外，由于催化剂在高温烟气中，烟气的温度直接受到上游燃烧设备的影响，温度过高时催化剂的烧结失活。 由于所有这些情况都容易导致催化剂寿命缩短，因此这种配置方法需要增大催化剂的体积来弥补这些因素对催化剂的不良影响。另外，由于催化反应器的下游有空气预热器和烟气脱硫(FGD )等重要设备，未反应的NH3和烟气中的SO3生成的硫酸铵、硫酸氢铵有可能对其后的这些设备造成损害，影响粉煤灰的质量，使粉煤灰的综合利用变得困难。 高含尘段配置的另一个问题是，如果对已经建成的单元进行SCR系统的改造，由于可以利用的场所的限制，这种配置方案的实施可能会变得困难，这种情况也常常伴随着建设费用高、停机时间长等问题。 37、SCR催化反应器配置、2 .低尘配置、38、低尘配置方式可弥补高尘量和高温带来的一些缺点，但可能会产生新的问题。 最常见的是飞灰在催化剂上的沉积。 这是因为除尘后，烟中的粒子状物质，特别是粒径大的粒子状物质大幅度减少，烟粉尘含量高时失去固有的自清洗作用，烟中没有除去的极细的粉尘非常容易堆积在催化剂上，使催化剂的活性降低。 此外，该配置方式需要采用高温电除尘器，投资费用和运行要求应相应提高。 而且，上述容易引起高含尘段配置的硫酸铵和硫酸氢铵的堆积对空气预热器等下游设备的危害，在低含尘段配置方式中依然存在。39、SCR催化反应器的配置、3 .低尾部排烟配置、40、优点是经过除尘和脱硫的排烟不受催化剂高浓度排烟的影响，也不受SO3等气体毒物的影响。 虽有利于保持催化剂的活性、延长寿命，但存在排烟温度过低(湿法脱硫系统出口的排烟温度约为55，半干燥法约为75)的缺点，目前所有的SCR催化剂都不适用于这种低温，因此必须对排烟进行再加热。 另外，SCR反应器排出的排烟温度一般在350440之间，为了达到排烟要求，需要用热交换器进行冷却。41、2、选择性非催化还原法(SNCR )脱硝，SNCR以炉膛或流化床为反应器，将还原剂与烟混合，在9001100的区间，还原剂与烟中的NOx迅速反应，氧与还原剂几乎不反应，实现NOx的“选择性还原”。 4 NH 34 noo 24 n 26 h2o2co (NH2) 24 noo 24 n2co 24 h2o、SNCR机理、42、SNCR的影响因素、1 .温度及其控制、NOx还原有特定的温度。 温度低于800时，反应速度降低，反应不充分，NOx的脱离率降低，同时氨的脱离量有可能增加。 当温度超过1100时，由于氨气的热分解，NOx的脱离率降低。 氨作为还原剂，最佳温度8701000尿素作为还原剂，在最佳温度9201050，NOx除去率随温度而变化，43、SNCR的影响因素，2 .滞留时间反应物滞留在反应器内的总时间； 在此期间，NH3、尿素等还原剂与烟的混合、水的蒸发、还原剂的分解和NOx的还原等程序必须完成。 SNCR系统的停留时间通常为0.00110s。 根据温度的滞留时间和脱硝效率的关系，有、44、SNCR的影响因素，3 .化学当量比及其控制，根据温度的NH3/NOx和NO浓度的关系，理论上去除1molNO需要1mol还原剂(氨)，受反应速度的影响，实际的摩尔比通常为0.53。 在实际锅炉运行中，尽量选择较小的摩尔比。 因为过剩的尿素溶液一喷射到炉膛里，大的氨就会逃逸，多馀的尿素溶液在炉膛和烟道中也会积灰腐蚀。45、SNCR的影响因素，4 .混合均匀度。 对任何化学反应。 参与反应物的均匀混合是充分保证反应不可或缺的要素。 因此，将含氨基药剂充分混入炉烟是该技术的另一重要要求。 5 .还原剂的液滴水垢及其控制。 还原剂液滴大小对反应的影响也是SNCR工艺中必须注意的问题之一。液滴过大，蒸发过慢，反应在过低温度下容易进行，导致脱硝率降低和氨脱出率增加，明显不好。 但是，液滴太小也不好。 蒸发太快，不能保持反应所需的时间。 而且，反应在过高温度下进行，容易生成更多的NO .46、SNCR。 计量装置：为SNCR系统提供定量还原剂和调节压力。 供给/循环模块：用离心泵将尿素贮藏罐中的尿素输送到SNCR系统，使回流液返回罐中。 平均模块：控制喷枪雾化、混合的化学剂和冷却水的流量。47、SNCR工艺的还原过程在燃烧室内进行，不需要另外建立反应室。 液氨在喷射前在蒸发器中蒸发气化，尿素溶液在喷射后在锅炉中加热气化的喷射点的选择必须满足不同还原剂对温度的要求。 48、SNCR技术突破，N2