大气污染控制-第九章固定源氮氧化物污染控制ppt课件

1、b1. 1. 氮氧化物的性质及来源氮氧化物的性质及来源b2. 2. 燃烧过程中氮氧化物的形成机理燃烧过程中氮氧化物的形成机理b3. 3. 低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术b4. 4. 烟气脱硝技术烟气脱硝技术bNOxNOx的来源的来源b固氮菌、雷电等自然过程固氮菌、雷电等自然过程5 5108t/a108t/a）b人类活动人类活动5 5107t/a107t/a）b矿物燃料如煤、石油和天然气燃烧占矿物燃料如煤、石油和天然气燃烧占 90 90b9595以以NONO形式，其余主要为形式，其余主要为NO2NO2b我国氮氧化物排放主要来自燃煤和汽车尾气排放我国氮氧化物排放主要来自燃煤和汽车尾气排放b

2、（6767）bNOxNOx的危害的危害b对呼吸系统产生的强烈危害对呼吸系统产生的强烈危害NONO与血红细胞的亲和与血红细胞的亲和力强于力强于COCO）b易形成光化学烟雾易形成光化学烟雾b破坏大气臭氧层破坏大气臭氧层b形成酸雨形成酸雨NO2NO2）b 目前我国已经加大对氮氧化物排放的控制力度。目前我国已经加大对氮氧化物排放的控制力度。从从20192019年年7 7月月1 1日开始对氮氧化物征收排污费，收费日开始对氮氧化物征收排污费，收费标准为：每当量标准为：每当量0.60.6元，折算为元，折算为0.630.63元元/kg/kg。2232ONOONOONOhNOb形成机理形成机理b燃料型燃料型NO

3、xNOxb燃料中的固定氮生成的燃料中的固定氮生成的NOxNOxb热力型热力型NOxNOxb高温下高温下N2N2与与O2O2反应生成的反应生成的NOxNOxb瞬时瞬时NONOb低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NONOb热力型热力型NOxNOx的形成的形成b产生产生NONO和和NO2NO2的两个重要反应的两个重要反应b上述反应的化学平衡受温度和反应物化学上述反应的化学平衡受温度和反应物化学组成的影响；组成的影响；b平衡时平衡时NONO浓度随温度升高迅速增加；浓度随温度升高迅速增加；b热力型热力型NOxNOx占占NoxNox生成总量的生成总量的2020-50-

4、50。 2222NO2NO 11NOONO 22 b平衡常数和平衡浓度平衡常数和平衡浓度b平衡常数和平衡浓度平衡常数和平衡浓度尽管温度升高，尽管温度升高，NO氧化为氧化为NO2的的平衡常数在减小，平衡常数在减小，但由于但由于NO平衡浓平衡浓度随温度增加而快度随温度增加而快速增加，因此，速增加，因此，NO2平衡浓度仍随平衡浓度仍随温度的升高而增大。温度的升高而增大。b上述数据说明：上述数据说明：b室温条件下，几乎没有室温条件下，几乎没有NONO和和NO2NO2生成，并且所有的生成，并且所有的NONO都转化为都转化为NO2NO2b800K800K左右，左右，NONO与与NO2NO2生成量仍然很小，

5、但生成量仍然很小，但NONO生成量生成量已经超过已经超过NO2NO2b常规燃烧温度（常规燃烧温度（1500K1500K下，有可观的下，有可观的NONO生成，但生成，但NO2NO2量仍然很小量仍然很小b碳氢化合物燃烧时，碳氢化合物燃烧时，b 分解成分解成CHCH、CH2CH2和和C2C2等基团等基团，b 与与N2N2发生如下反应发生如下反应b 火焰中存在大量火焰中存在大量O O、OHOH基团，基团，b 与上述产物反应与上述产物反应22222CHNHCNNCHNHCNNHCN2CN2222HCNOHCNH OCNOCONOCNOCONNHOHNH ONHONOHNOHNOHNONOOb与热力型与热

6、力型NOxNOx生成不同的是：瞬时生成不同的是：瞬时NONO生成速度快，在火生成速度快，在火焰面上形成。焰面上形成。b燃料中燃料中20208080的氮转化为的氮转化为NOxNOx燃料燃料N N挥发挥发N N焦炭焦炭N NHCNHCNNH3NH3NONON2N2O ONONOO OO OO ONONONONOb控制控制NOxNOx形成的因素形成的因素b空气燃料比（空气燃料比（ AF AF ）b燃烧区温度及其分布燃烧区温度及其分布b后燃烧区省煤器、空预器的冷却程度后燃烧区省煤器、空预器的冷却程度b燃烧器的形状设计燃烧器的形状设计b传统低传统低NOxNOx燃烧技术燃烧技术b1. 1. 低氧燃烧低氧燃

7、烧b降低降低NOxNOx的同时提高锅炉热效率的同时提高锅炉热效率bCOCO、HCHC、碳黑产生量增加、碳黑产生量增加b2. 2. 降低助燃空气预热温度降低助燃空气预热温度b燃烧空气由燃烧空气由27oC27oC预热到预热到315oC315oC，NONO排放量增加排放量增加3 3倍倍实际中不太现实，实际中不太现实，比如在锅炉尾部设比如在锅炉尾部设置空预器就是为了置空预器就是为了提高锅炉的热利用提高锅炉的热利用效率。效率。b3. 3. 烟气循环燃烧烟气循环燃烧b降低氧浓度和燃烧区温度主要减少热力型降低氧浓度和燃烧区温度主要减少热力型NOxNOxb4. 4. 两段燃烧技术两段燃烧技术b第一段：氧气不足

8、，第一段：氧气不足，烟气温度低，烟气温度低，NOxNOx生成生成量很小量很小b第二段：二次空气，第二段：二次空气，COCO、HCHC完全燃烧，烟完全燃烧，烟气温度低气温度低b原理：低空气过剩系数运行技术分段燃烧技术原理：低空气过剩系数运行技术分段燃烧技术b1. 1. 炉膛内整体空气分级的低炉膛内整体空气分级的低NOxNOx直流燃烧器直流燃烧器b炉壁设置助燃空气炉壁设置助燃空气OFAOFA，燃尽风喷嘴，燃尽风喷嘴b类似于两段燃烧技术类似于两段燃烧技术b2. 2. 空气分级的低空气分级的低NOxNOx旋流燃烧器旋流燃烧器b一次火焰区：富燃，含氮组分析出但难以转化一次火焰区：富燃，含氮组分析出但难以

9、转化b二次火焰区：燃尽二次火焰区：燃尽COCO、HCHC等等b3. 3. 空气空气/ /燃料分级燃料分级的低的低NOxNOx燃烧器燃烧器b空气和燃料均分空气和燃料均分级送入炉膛级送入炉膛b一次火焰区下游一次火焰区下游形成低氧还原区形成低氧还原区，还原已生成的，还原已生成的NOxNOxb脱硝技术的难点脱硝技术的难点b处理烟气体积大处理烟气体积大bNOxNOx浓度相当低浓度相当低bNOxNOx的总量相对较大的总量相对较大b烟气脱硝方法烟气脱硝方法b催化还原法催化还原法b选择性催化还原法选择性催化还原法SCRSCRb选择性非催化还原法选择性非催化还原法SNCRSNCRb吸收法：水吸收法、碱性溶液吸收

10、法吸收法：水吸收法、碱性溶液吸收法b吸附法：分子筛、活性炭、硅胶等吸附法：分子筛、活性炭、硅胶等b生物脱硝：生物洗涤、过滤和滴滤生物脱硝：生物洗涤、过滤和滴滤b等离子体脱硝：电子束法等离子体脱硝：电子束法EBDCEBDC、脉冲电晕法、脉冲电晕法PPCPPPCPb1. 1. 选择性催化还原法选择性催化还原法SCRSCR）b原理：在催化剂铁、钒、铬铜、钴、钼等碱类原理：在催化剂铁、钒、铬铜、钴、钼等碱类金属，以金属，以NH3NH3作为还原剂，作为还原剂，“有选择地与烟气有选择地与烟气中的中的NOxNOx反应生成无毒无污染的反应生成无毒无污染的N2N2和和H2OH2O）。）。bSCRSCR目前已成为

11、世界上应用最多、最为成熟且最目前已成为世界上应用最多、最为成熟且最有效的一种烟气脱硝技术。有效的一种烟气脱硝技术。b1. 1. 选择性催化还原法选择性催化还原法SCRSCR）b催化剂：贵金属、碱性金属氧化物催化剂：贵金属、碱性金属氧化物b还原反应还原反应主反应主反应b其中，第一个反应是主要的，因为烟气中几乎其中，第一个反应是主要的，因为烟气中几乎9595的的NoxNox是以是以NONO的形式存在的。选择合适的催化剂可以的形式存在的。选择合适的催化剂可以使上述反应在使上述反应在200200400oC400oC的温度范围内进行，并能的温度范围内进行，并能有效抑制副反应的发生。在有效抑制副反应的发生

12、。在NH3NH3与与NONO化学当量比为化学当量比为1 1的情况下，可以得到的情况下，可以得到80809090的的NOxNOx脱除率。脱除率。322232224NH4NOO4N6H O8NH6NO7N12H Ob1. 1. 选择性催化还原法选择性催化还原法SCRSCR）bSCRSCR布置形式布置形式b空预器和静电除尘器上游高灰、热烟气侧）空预器和静电除尘器上游高灰、热烟气侧）b优点：温度介于优点：温度介于300300400oC400oC，催化剂活性高，催化剂活性高，烟气无需再热。烟气无需再热。b缺陷：催化剂易被污染中毒，同时易烧结。缺陷：催化剂易被污染中毒，同时易烧结。锅炉锅炉SCR空预器空预

13、器ESPFGD370oC370oC150oC105oC90oCGGH50oC105oCNH3烟囱烟囱b1. 1. 选择性催化还原法选择性催化还原法SCRSCR）bSCRSCR布置形式布置形式b空预器上游和高温空预器上游和高温ESPESP下游低灰、热烟气侧）下游低灰、热烟气侧）b优点：催化剂不受飞灰影响，烟气无需再热。优点：催化剂不受飞灰影响，烟气无需再热。b缺陷：缺陷：ESPESP处于高温下工作。处于高温下工作。锅炉锅炉H-ESPSCR空预器空预器FGD370oC370oC370oC150oC90oCGGH105oCNH3烟囱烟囱b1. 1. 选择性催化还原法选择性催化还原法SCRSCR）bS

14、CRSCR布置形式布置形式b空预器和空预器和ESPESP下游，下游，FGDFGD之后低灰、热烟气侧）之后低灰、热烟气侧）b优点：催化剂不受灰尘影响，也不受优点：催化剂不受灰尘影响，也不受SO2SO2影响。影响。b缺陷：需要再热。缺陷：需要再热。锅炉锅炉空预器空预器ESPFGDSCR370oC150oC150oC60oC10oCGGH105oCNH3烟囱烟囱加热器加热器370oC370oCb1. 1. 选择性催化还原法选择性催化还原法SCRSCR）b1. 1. 选择性催化还原法选择性催化还原法SCRSCR）b1. 1. 选择性催化还原法选择性催化还原法SCRSCR）bSCRSCR可能存在的问题可

15、能存在的问题b氨泄漏氨泄漏5ppm5ppm以下）以下）b副反应发生副反应发生b催化剂中毒催化剂中毒b过量氨可能与氧反应生成过量氨可能与氧反应生成N2ON2O44233424233322HSONHOHSONHSO)NH(OHSONH2SO2OSO2OH3ONO2NH22223b2. 2. 选择性非催化还原法选择性非催化还原法SNCRSNCR）b尿素或氨基化合物作为还原剂，较高反应温度尿素或氨基化合物作为还原剂，较高反应温度b化学反应化学反应b同样，需要控制温度避免潜在氧化反应发生同样，需要控制温度避免潜在氧化反应发生3222222224NH6NO5N6H OCO(NH )2NO0.5O2NCO2

16、H Ob2. 2. 选择性非催化还原法选择性非催化还原法SNCRSNCR）b2. 2. 选择性非催化还原法选择性非催化还原法SNCRSNCR）b3. 3. 吸收法吸收法b碱液吸收碱液吸收b必须首先将一半以上的必须首先将一半以上的NONO氧化为氧化为NOxNOxbNO/NO2NO/NO21 1效果最佳效果最佳2322222223322223222242NO2MOHMNOMNOH ONONO2MOH2MNOH O2NONa CONaNONaNOCONONONa CO2NaNOCOMK ,Na ,Ca,Mg ,(NH )b3. 3. 吸收法续）吸收法续）b强硫酸吸收强硫酸吸收b 4. 4. 吸附法吸附法b吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤煤bNOxNOx和和SO2SO2联合控制技术联合控制技术b吸附剂：浸渍碳酸钠的吸附剂：浸渍碳酸钠的-Al2O3-Al2O