氮氧化物污染控制技术

1、氮氧化物污染控制技术，氮氧化物形成机理，烟气脱硝技术，低氮氧化物燃烧技术，1。氮氧化物的性质，氮氧化物：n2o，no，n2o3，no2，n2o4，n2o5氮氧化物在大气中主要以一氧化氮和二氧化氮的形式存在。no2:强烈刺激，来自一氧化氮的氧化，将转化为硝酸和亚硝酸；2、氮氧化物的来源、自然过程中的固氮菌、闪电等。每年生产约5108吨；人类活动(5107t/a)燃料燃烧占化学生产中硝酸生产、硝化过程、炸药生产和金属表面硝酸处理的95%以上，其余主要是no2。因为在环境中，一氧化氮最终会转化为二氧化氮，所以在估算氮氧化物排放量时，应计算二氧化氮。6，2，氮氧化物来源，7，2，中国氮氧化物污染现状及

2、排放特征，8，2，氮氧化物来源，中国氮氧化物污染现状及排放特征，3。氮氧化物对人体健康的危害。氮氧化物中的no2在进入人体2时会对呼吸道和肺部造成严重损害。雾霾中的so2和no2容易形成二次有机气溶胶污染。呼吸道侵入。氮氧化物还会产生含有碳氢化合物的光化学烟雾，刺激人的眼睛和粘膜。1952年洛杉矶光化学烟雾事件案例，不同浓度的no2对人体健康的影响，11，3，氮氧化物的危害，环境1。酸雾和酸雨的形成。对植物正常生活活动的影响。3.参与臭氧层破坏；4.间接霾天气；12，4。氮氧化物控制标准，2015年8月29日空气污染防治法修订版，环境空气质量标准gb 30952012，火电厂空气污染物排放标准

3、gb 132232011，锅炉空气污染物排放标准gb 132172014。炼油工业污染物排放标准gb 31570-2015、中国将在“十三五”期间实施更严格的“超低排放”标准，氮氧化物排放标准将进一步收紧，减排力度将继续加大。13，环境空气质量评价标准浓度限值对照表(g/m3)，14，氮氧化物的形成机理，15，燃烧过程中形成的氮氧化物可分为三类：由燃料氮氧化物中的固定氮形成的氮氧化物(热氮氧化物，高温下n2与o2反应产生的氮氧化物，低温火焰下含碳自由基产生的氮氧化物)。理论上，氮分子中的神经网络键能远大于有机化合物中的神经网络键能，并且在燃烧过程中神经网络易于分解。氧化形成的氮氧化物火焰中燃料

4、氮与氮氧化物的比例受炉温、过量空气系数和煤质的影响。燃烧区附近一氧化氮的实际浓度明显超过计算值是一个快速的过程，因为将一氧化氮的量降低到平衡浓度的下列反应是缓慢的。17，18，2，热型，两种在高温下产生一氧化氮和二氧化氮的重要反应。氮氧化物的生成量随着温度的升高而增加。当温度低于1350时，热氮氧化物的形成是一个缓慢的反应过程。随着在炉内停留时间的增加，一氧化氮浓度的增加与燃烧气体中氮和氧的比例有关，而氮和氧的比例与氧浓度的平方根成正比。上述反应是可逆的。化学平衡受温度和反应物化学组成、19，3、瞬态氮氧化物生成路径的影响，瞬态氮氧化物主要产生于高碳氢化合物含量和低氧浓度的富燃料区，主要发生在

5、内燃机燃烧过程中，但在燃煤锅炉中其生成量很小。，20，煤燃烧过程中三种氮氧化物形成机制对总氮氧化物排放的贡献，21，低氮氧化物燃烧技术，22，源控制，末端处理，源控制，燃烧条件，低氮氧化物燃烧技术，煤的特性，两级燃烧，热力系统设计，燃烧器配置和燃烧模式，运行条件，低空气过剩燃烧，烟气循环燃烧，锅炉设计和运行低空气过剩系数运行技术可以降低氮氧化物和减少锅炉烟气的热损失，提高锅炉热效率， 增加一氧化碳、碳氢化合物和炭黑的产量，增加飞灰中的可燃物质，从而降低燃烧效率。 空气过剩系数对氮氧化物的产生有影响。24.烟气循环燃烧，燃烧产生的部分烟气冷却后循环回燃烧区，以降低氧浓度和燃烧区温度，从而达到降低

6、氮氧化物生成的目的。25.两级燃烧技术，燃料以近似理论空气量燃烧。第一阶段是缺氧，烟气温度低，氮氧化物产生量很小。第二阶段是引入二次空气，一氧化碳和碳氢化合物完全燃烧，烟气温度低。在空气过剩系数较低的情况下，可能会出现不利的燃料空气分布，这将导致一氧化碳和灰尘排放的增加和燃烧效率的降低。煤的两级燃烧对氮氧化物产生的影响，26，4，烟气脱硝技术，27，烟气脱硝处理冷却的烟气以减少氮氧化物排放。烟气脱硝非常困难，主要问题在于：烟气量大，氮氧化物浓度相对较低，氮氧化物总量相对较大。对于火电厂烟气的氮氧化物污染控制，目前有两种商业化的烟气脱硝技术：选择性催化还原(scr)、选择性非催化还原(sncr)

7、、28，1、选择性催化还原(scr)脱硝。原则上，氨用作还原剂，含氮氧化物的烟气通常在空气预热器的上游注入。催化剂：贵金属，碱金属氧化物，29，典型工艺布局，脱硝原理，30，scr工艺主要由三部分组成，即催化反应器，氨供应系统和控制系统，以及一些布局方法，烟气再加热系统和其他附属设施。根据不同种类催化剂适用的工作温度范围，scr可分为高温过程、中温过程和低温过程，其分类标准如下：1 .高温选择性催化还原工艺的适宜温度范围为345590；2.中温选择性催化还原工艺的适宜温度范围为260380；3.低温选择性催化还原工艺的适宜温度范围是80300。31，可控硅的影响因素，1。反应温度对scr脱硝效

8、率的影响，反应温度决定了反应物的反应速度和催化剂的反应活性。催化剂使scr反应温度大大降低，反应器体积减小。32.选择性催化还原的影响因素。2.nh3/nox摩尔比的影响。在右边的实验中示出了在310的温度下nh3/nox摩尔比对nox去除率的影响的测量结果。氨氮摩尔比对scr脱硝效率的影响，33。选择性催化还原的影响因素，3。接触时间，通常，反应物在反应器中的停留时间越长，脱硝效率越高，并且当操作温度接近最佳反应温度时，停留时间减少。如果停留时间太短，反应将不完全，氨逃逸将增加。如果停留时间过长，会发生氨氧化，导致脱氮效率降低。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

9、响是scr工艺的核心，催化剂对脱除率的影响与催化剂的活性、类型、结构和表面积有关。催化剂的活性是影响氮氧化物脱除率的最重要因素。35，可控硅催化反应器布局，1。高粉尘烟气布置，36、烟气未被除尘，飞灰颗粒对催化剂的侵蚀严重，飞灰中的有害物质，尤其是砷(砷)氧化物，将极大地损害催化剂的活性。由于催化剂处于高温烟气中，烟气温度直接受到上游燃烧设备的影响，如果温度此外，由于催化反应器下游有空气预热器和烟气脱硫等重要设备，烟气中未反应的nh3和so3生成的硫酸铵和硫酸氢铵可能会损坏这些设备，甚至影响飞灰质量，给飞灰综合利用带来困难。高含尘量部分的布局中的另一个问题是，当用scr系统改造已建单元时，由于

10、可用场地的限制，该布局方案的实施可能会遇到困难，这通常会导致诸如高施工成本和长停机时间的问题。37，可控硅催化反应器布局，2。低粉尘烟气布置38、低粉尘烟气段的布置弥补了高粉尘含量和高温带来的一些缺点，但也可能出现一些新的问题。最常见的现象是飞灰沉积在催化剂上。这是因为烟气中的颗粒物，尤其是粒径较大的颗粒物，在除尘后大大减少，因此当烟气中的粉尘含量高时，固有的自清洁功能就丧失了。因此，烟道气中未被去除的极细粉尘很容易沉积在催化剂上，这降低了催化剂的活性。此外，这种布置需要使用高温静电除尘器，并且投资成本和操作要求应该相应增加。那么，在高含尘量段的布置中容易发生的硫酸铵和硫酸氢铵的沉积对空气预热

11、器等下游设备的危害，在低含尘量段的布置中仍然存在。39，可控硅催化反应器布局，3。尾气布置，40，优点是烟气经除尘脱硫后可使催化剂不受高浓度烟尘或so3等气态毒物的影响。有利于保持催化剂的活性和延长其使用寿命，但缺点是烟气温度过低(湿法脱硫系统出口烟气温度约为55，半干法烟气温度约为75)。目前，所有的scr催化剂都不能适用于这样低的温度，所以烟气必须再次加热。此外，由于scr反应器的烟气温度通常在350，440之间，需要通过热交换器冷却，以将烟气温度降低至约120，从而满足排放要求。41，2。选择性非催化还原(sncr)脱硝。sncr使用熔炉或流化床作为反应器，并将还原剂注入烟气中与之混合。

12、在9001100区间内，还原剂与烟气中的氮氧化物快速反应，而氧气很少与还原剂反应，从而实现氮氧化物的“选择性还原”。4 nh34n 24n 26h2o 2 co(nh2)24n 24n 22co 4 h2o，sncr机理，42，sncr影响因素，1。温度及其控制，氮氧化物还原有其特定的温度。当温度低于800时，反应速率降低，反应不充分，氮氧化物去除率降低，氨排放增加。当温度高于1100时，由于氨的热分解，氮氧化物的去除率降低。氨作为还原剂，尿素作为还原剂在870-1000，尿素在920-1050，氮氧化物去除率随温度的变化，43，sncr的影响因素，2。反应物在反应器中的总停留时间；此时，nh

13、3、尿素和其他还原剂与烟气的混合、水的蒸发、还原剂的分解和氮氧化物的还原必须完成。sncr系统的停留时间一般为0.00110秒.不同温度下停留时间与脱硝效率的关系，44、sncr的影响因素，3。化学当量比及其控制，以及不同温度下nh3/nox与no浓度的关系。理论上，除去1摩尔no需要1摩尔还原剂(以氨计算),由于反应速率，实际摩尔比通常为0.53。在锅炉的实际运行中，尽量选择较小的摩尔比，因为过量的尿素溶液注入炉膛会导致更多的氨逸出，而残留的尿素溶液也会在炉膛或烟道中形成粉尘腐蚀。45，sncr的影响因素，4。混合均匀性。任何化学反应。参与反应的材料的均匀混合是确保充分反应的不可或缺的因素。

14、因此，充分混合炉膛烟气中的含氨基试剂是该技术的另一个关键要求。5.还原剂液滴尺寸和i然而，液滴太小是不好的，因为它们蒸发得太快，不能保持反应所需的时间。此外，它们可能导致反应在过高的温度下进行，并容易产生更多的一氧化氮，46，sncr。经典工艺，计量装置：为sncr系统提供定量还原剂和调节压力。供应/循环模块：尿素储罐中的尿素通过离心泵输送至sncr系统，回流液返回储罐。均衡模块：控制喷枪的雾化、混合化学品和冷却水的流量。47.sncr过程的还原过程在燃烧室中进行，不需要额外的反应室。液氨在注入前由蒸发器蒸发气化，尿素溶液在注入后由锅炉加热气化。注射点的选择必须满足不同还原剂的温度要求。48.sncr技术突破，n2o的产生和氨逃逸的控制，未燃烧碳的增加和控制，