NOx的危害及燃煤NOx的生成課件

第十章

煙氣脫硝技術(shù)概述1第1頁/共20頁第一節(jié)

NOx

的危害及燃煤NOx

的生成第二節(jié)

NOx

的排放控制法規(guī)第三節(jié)

降低NOx

排放的燃燒技術(shù)第四節(jié)

煙氣脫硝技術(shù)第一節(jié)

NOx的危害及燃煤NOx的生成2第2頁/共20頁氮氧化物種類：NO

、

NO2

、

N2

O、

N2

O3

、

N2

O4

、N2

O5

;大氣中NOx主要以NO、NO2

的形式存在特性：NO是無色、無刺激氣味的不活潑氣體，可被氧化成NO2

，NO2

是棕紅色有刺激性臭味的氣體。N2

O：單個分子的溫室效應為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NO

x

的來源固氮菌、雷電等自然過程（

5×108

t/a）人類活動（

5×107

t/a）主要來自于車輛廢氣、火力發(fā)電站和其他工業(yè)的燃料燃燒以及硝酸、氮肥、炸藥的工業(yè)生產(chǎn)過程。燃料燃燒占

90

％95

％以NO形式，其余主要為NO

23第3頁/共20頁NOx的來源4第4頁/共20頁影響人類健康：光化學煙霧對呼吸器官有強烈的刺激和致癌作用；

影響森林和作物生長：酸雨破壞作物和樹根系統(tǒng)的營養(yǎng)循環(huán)；

影響全球氣候：破壞臭氧的循環(huán)，減少臭氧層厚度，引發(fā)溫室效應。5第5頁/共20頁NOx的污染及危害光化學反應使NO

2

分解為NO和O

3

，大氣中臭氧對人體健康十分有害。光化學煙霧中對植物有害的成分主要為臭氧和氮氧化合物：臭氧濃度超過0.1

ppm時便對植物產(chǎn)生危害。

NO

2

濃度達1

ppm時，某些植物便會受害。氮氧化物在大氣的催化反應中可形成硝酸。6第6頁/共20頁NOX的污染及危害不同濃度的NO2

對人體健康的影響7第7頁/共20頁煤燃燒過程NOx的形成機理8第8頁/共20頁一、形成機理熱力型NOx高溫下N

2

與O

2

反應生成的NOx燃料型NOx燃料中的固定氮生成的NOx快速型NOx低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOxNOx

的形成機理熱力型NO

x

的形成產(chǎn)生NO和NO2的兩個重要反應上述反應的化學平衡受溫度和反應物化學組成的影響平衡時NO濃度隨溫度升高迅速增加9第9頁/共20頁室溫熱條力件型下NO，x

的幾形乎成沒有NO和NO2生成，并且所有的NO都轉(zhuǎn)化為NO2800℃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（>1500℃）下，有可觀的NO生成，但

NO2量仍然很小10第10頁/共20頁燃料中氮分解為揮發(fā)分N和焦炭N的示意圖11第11頁/共20頁燃料中的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Fuel

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

NHfastO,H,OHfastNHislowNHi,NOslow快速型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

火焰中存在大量CH、CH2和C2基團，與上述產(chǎn)物反應13第13頁/共20頁NOx

的形成14第14頁/共20頁燃料中氮含量對NOx轉(zhuǎn)化率的影響余氣系數(shù)＝1.2含氮量15第15頁/共20頁過量空氣系數(shù)對NOx轉(zhuǎn)化率的影響16第16頁/共20頁NOx轉(zhuǎn)化率與燃燒溫度和過量空氣系數(shù)的關(guān)系17第17頁/共20頁抑制NOx生成和促使破壞NOx的途徑空氣N2NOx雜環(huán)氮化物烴生成物CH，CH2烴生成物中結(jié)合的氮氰(HCN,CN)氰氧化物(OCN,HNCO)氨類(NH3,NH2，NH，N)N2ONOxHN2還原氣氛氧化氣氛空氣中的氮燃料中氮的轉(zhuǎn)換NO再燃燒Zeldovich機理第18頁/共20頁18如上所述，NOx的生成和破壞規(guī)律十分復雜，而影響

NOx轉(zhuǎn)化率的因素又很多，所以對燃料型NOx的轉(zhuǎn)化率進行理論計算非常困難；但目前已建立數(shù)百個與

NOx生成規(guī)律及其破壞有關(guān)的化學反應在內(nèi)的數(shù)學模型。日本豐橋大學在試驗研究的基礎上得出燃料型NOx的轉(zhuǎn)化率CR和燃料中含氮量N(干基)、揮發(fā)分含量V(干基)、過量空氣系數(shù)α、燃燒時的最高溫度Tmax(℃)和燃燒時氧的濃度RO2

的經(jīng)驗公式：CR=4.07

10-1

-1.28

10-