NOx的危害及燃煤NOx的生成课件

第十章

烟气脱硝技术概述1第1页/共20页第一节

NOx

的危害及燃煤NOx

的生成第二节

NOx

的排放控制法规第三节

降低NOx

排放的燃烧技术第四节

烟气脱硝技术第一节

NOx的危害及燃煤NOx的生成2第2页/共20页氮氧化物种类：NO

、

NO2

、

N2

O、

N2

O3

、

N2

O4

、N2

O5

;大气中NOx主要以NO、NO2

的形式存在特性：NO是无色、无刺激气味的不活泼气体，可被氧化成NO2

，NO2

是棕红色有刺激性臭味的气体。N2

O：单个分子的温室效应为CO2

的200倍，并参与臭氧层的破坏NO：大气中NO2

的前体物质，形成光化学烟雾的活跃组分NO

x

的来源固氮菌、雷电等自然过程（

5×108

t/a）人类活动（

5×107

t/a）主要来自于车辆废气、火力发电站和其他工业的燃料燃烧以及硝酸、氮肥、炸药的工业生产过程。燃料燃烧占

90

％95

％以NO形式，其余主要为NO

23第3页/共20页NOx的来源4第4页/共20页影响人类健康：光化学烟雾对呼吸器官有强烈的刺激和致癌作用；

影响森林和作物生长：酸雨破坏作物和树根系统的营养循环；

影响全球气候：破坏臭氧的循环，减少臭氧层厚度，引发温室效应。5第5页/共20页NOx的污染及危害光化学反应使NO

2

分解为NO和O

3

，大气中臭氧对人体健康十分有害。光化学烟雾中对植物有害的成分主要为臭氧和氮氧化合物：臭氧浓度超过0.1

ppm时便对植物产生危害。

NO

2

浓度达1

ppm时，某些植物便会受害。氮氧化物在大气的催化反应中可形成硝酸。6第6页/共20页NOX的污染及危害不同浓度的NO2

对人体健康的影响7第7页/共20页煤燃烧过程NOx的形成机理8第8页/共20页一、形成机理热力型NOx高温下N

2

与O

2

反应生成的NOx燃料型NOx燃料中的固定氮生成的NOx快速型NOx低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOxNOx

的形成机理热力型NO

x

的形成产生NO和NO2的两个重要反应上述反应的化学平衡受温度和反应物化学组成的影响平衡时NO浓度随温度升高迅速增加9第9页/共20页室温热条力件型下NO，x

的几形乎成没有NO和NO2生成，并且所有的NO都转化为NO2800℃左右，NO与NO2生成量仍然很小，但NO生成量已经超过NO2常规燃烧温度（>1500℃）下，有可观的NO生成，但

NO2量仍然很小10第10页/共20页燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图11第11页/共20页燃料中的N通常以原子状态与HC结合，C—N键的键能较N

≡N小，燃烧时容易分解，经氧化形成

NOx火焰中燃料氮转化为NO的比例取决于火焰区NO/O2

的比例燃料中20％～80％的氮转化为NOx燃料型NOx

的形成Fuel

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

NHfastO,H,OHfastNHislowNHi,NOslow快速型NO的形成碳氢化合物燃烧时，分解成CH、CH2

和C2

等基团，与N2

发生如下反应

火焰中存在大量CH、CH2和C2基团，与上述产物反应13第13页/共20页NOx

的形成14第14页/共20页燃料中氮含量对NOx转化率的影响余气系数＝1.2含氮量15第15页/共20页过量空气系数对NOx转化率的影响16第16页/共20页NOx转化率与燃烧温度和过量空气系数的关系17第17页/共20页抑制NOx生成和促使破坏NOx的途径空气N2NOx杂环氮化物烃生成物CH，CH2烃生成物中结合的氮氰(HCN,CN)氰氧化物(OCN,HNCO)氨类(NH3,NH2，NH，N)N2ONOxHN2还原气氛氧化气氛空气中的氮燃料中氮的转换NO再燃烧Zeldovich机理第18页/共20页18如上所述，NOx的生成和破坏规律十分复杂，而影响

NOx转化率的因素又很多，所以对燃料型NOx的转化率进行理论计算非常困难；但目前已建立数百个与

NOx生成规律及其破坏有关的化学反应在内的数学模型。日本丰桥大学在试验研究的基础上得出燃料型NOx的转化率CR和燃料中含氮量N(干基)、挥发分含量V(干基)、过量空气系数α、燃烧时的最高温度Tmax(℃)和燃烧时氧的浓度RO2

的经验公式：CR=4.07

10-1

-1.28

10-