1、烟气中氮氧化物废气的烟气中氮氧化物废气的控制及处理控制及处理应用化学1102卢于欣111303221Contents 伴随我国经济的持续高速发展伴随我国经济的持续高速发展,能源消耗逐年增加能源消耗逐年增加,大气中大气中NOxNOx的的排放量也迅速增长。排放量也迅速增长。NOxNOx排放引发的环境问题已给人体健康和生态环排放引发的环境问题已给人体健康和生态环境构成巨大威胁境构成巨大威胁,因此在全国范围内开展对大气因此在全国范围内开展对大气NOxNOx的污染控制及处理的污染控制及处理已迫在眉睫。已迫在眉睫。氮氧化物简介及来源氮氧化物简介及来源烟气的形成机理烟气的形成机理氮氧化物的危害氮氧化物的危害
2、我国氮氧化物的污染状况我国氮氧化物的污染状况氮氧化物的控制及处理氮氧化物的控制及处理N N2 2O O、NONO、N N2 2O O3 3、NONO2 2、N N2 2O O4 4、N N2 2O O5 5大气中大气中NONOx x主要以主要以NONO、NONO2 2的形式存在的形式存在N N2 2O O：单个分子的温室效应为：单个分子的温室效应为COCO2 2的的200200倍，倍，并参与臭氧层的破坏并参与臭氧层的破坏NONO：大气中：大气中NONO2 2的前体物质，形成光化学的前体物质，形成光化学烟雾的活跃组分烟雾的活跃组分NONO2 2:强烈刺激性，来源于强烈刺激性，来源于NONO的氧化
3、，酸沉的氧化，酸沉降降 氮氧化物的简介u天然（5108t/a）：自然界细菌分解土壤和海自然界细菌分解土壤和海洋中有机物而生成洋中有机物而生成u人类活动（5107t/a）：石化燃料的燃烧石化燃料的燃烧 化工厂化工厂 金属冶炼金属冶炼 硝酸适用过程硝酸适用过程 氮氧化物的来源 1.燃料型燃料型NOx 由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。含有氮的有机化合物热裂解产生N、CN、HCN等中间产物基团，然后再氧化成NOx2.热力型热力型NOx3.瞬时瞬时NO 氮氧化物的形成机理氮氧化物的形成机理腐蚀作用 氮氧化物遇到水或水蒸气后能生成一种酸性物质对绝太多数金属和有机物均产生腐蚀性破坏。它还会灼伤人和其它活体
4、组织使活体组织中的水份遭到破坏，产生腐蚀性化学变化对人体的毒害作用 据美国环境组织调查发现，在二氧化氮污染区内人的呼吸机能下降呼吸器官发病率增高当NO：浓度达00620 09PPm时急性呼吸器官病患者增多。流行病学研究亦表明如NO!环境浓度达0 0630083PPm 时、急性支气管炎患者会明显增加。NO 与碳氢化合物经太阳紫外线照射会生戚一种有毒的气体叫光化学烟雾.这些光化学烟雾能使人的艰精红痛,视力减弱,呼吸紧张,头痛,陶痛,全身麻痹,肺水肿,甚至死亡。对植物的危害作用 一氧化氦不会 f起涟物叶片斑害 但能抑制植物的光合怍用。而缸掬叶片气孔吸收溶解二氧化氡就会造成叶际坏死，从而影响值物的生长
5、和发育+降低产量。对环境的污染 例如作为火箭推进剂氧化剂的N O。，一旦泄隔，除了会发生燃烧，着火爆炸和急性中毒外还会对周围的环境造成锻大的污染。氮氧化物的危害毒苹果?伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件酸雨的危害酸雨的危害u一些大城市的空气氮氧化物浓度超标,氮氧化物的环境容量已基本处于饱和状态。u一些地方的酸雨污染性质已开始由单一的硫酸型向硝酸根离子不断增加的复合型转化。u流动源增加造成的氮氧化物污染问题日益突出，氮氧化物已成为少数大城市空气中的主要污染物。城市化加速城市化加速城市生活污染增加城市生活污染增加 我国氮氧化物的污染状况我国氮氧化物的污染状况 2010年，氮氧化物排放量为1852.4万吨，比
6、上年增加9.4%。其中，工业氮氧化物排放量为1465.6万吨，比上年增加14.1%，占全国氮氧化物排放量的79.1%；生活氮氧化物排放量为386.8万吨，比上年减少5.2%，占全国氮氧化物排放量的20.9%；其中交通源氮氧化物排放量为290.6万吨，占全国氮氧化物排放量的15.7%。怎么才能改变这种现状呢?我们可以我们可以从源头控制从源头控制 在过程处理过程处理一一燃烧控制技术燃烧控制技术 燃烧控制技术是指通过改进燃烧工艺,减少NOx的产生,如分级燃烧法分级燃烧法、低氧燃烧低氧燃烧法法、浓淡偏差燃烧浓淡偏差燃烧和烟气再循环烟气再循环等方法。我国在20世纪80年代至本世纪初,先后开发旋流式粉煤预
7、燃烧器、钝体粉煤燃烧器、多功能船体粉煤燃烧器、双通道粉煤燃烧器、多级浓缩粉煤燃烧器,其中多功能船体粉煤燃烧器在近200台锅炉成功应用,NOx降低率最高达50%55%,同时节约点火油和燃油,并能较好地稳定燃烧过程。第一站:氮氧化物的控制二二炉膛喷射脱硝技术炉膛喷射脱硝技术 炉膛喷射脱硝过程类似于炉内喷钙脱硫过程,实际上是在炉膛上部喷射某种物质,能够在一定温度条件下还原已生成的NOx,以降低NOx的排放量。炉膛喷射包括炉膛炉膛喷水喷水或注入水蒸气注入水蒸气、喷射二次燃料喷射二次燃料、喷氨喷氨等方法。第二站:氮氧化物的处理I.液体吸收法液体吸收法利用氮氧化物通过液体介质时被溶解吸收的原理，出去利用氮
8、氧化物通过液体介质时被溶解吸收的原理，出去NOx。主要方法：碱液吸收法、仲辛醇吸收法、尿素吸收法、吸收还主要方法：碱液吸收法、仲辛醇吸收法、尿素吸收法、吸收还原法原法II.固体吸附法固体吸附法利用多孔性固体吸附剂净化含利用多孔性固体吸附剂净化含NOx的废气。的废气。主要方法：活性炭法、砩石分子筛法、活性炭法、泥煤法主要方法：活性炭法、砩石分子筛法、活性炭法、泥煤法III.催化还原法催化还原法a)非选择性催化还原：在钯催化剂的作用下，还原剂不加选非选择性催化还原：在钯催化剂的作用下，还原剂不加选择的与废气中的择的与废气中的NOx和和O2同时发生反应。还原剂气体可用同时发生反应。还原剂气体可用H2
9、和和CH4等。等。II.选择性催化还原：在铂的催化作用下，还原剂只选择性地选择性催化还原：在铂的催化作用下，还原剂只选择性地与废气中的与废气中的NOx发生反应，而不与废气中的发生反应，而不与废气中的O2发生反应。发生反应。还原剂可用还原剂可用NH3和和H2S等。等。低温等离予体净化NO的作用机理作用机理是粒子非弹性碰撞的结果。利用外电场放电产生的高能电子撞击撞击尾气中的气体分子(NOx、N2、O2和 H2O等)，使之获得能量获得能量。并得以激活激活、分解分解、电离电离，产生氧化能力很强的自自由基由基原子氧(O)、原子氮(N)、臭氧(O3)等，这些强氧化物质可迅速与尾气中的NOx作用，又会产生其
10、它种类的活性物质活性物质，导致一系列复杂化学反应的发生。常用处理技术常用处理技术在烟气中加入加入少量氨气、水蒸气或甲烷气,再利用利用电子加速器产生的高能电子流,直接照射照射待处理的气体,通过高能电子与气体中的氧分子及水分子碰撞碰撞,使之离解、电离,形成非平衡等离子体,其中所产生的大量活性粒子(如 OH、O和 HO2等)与污染物进行反应,使之氧化去除。气气 相相液液 相相NOXNOXNOXNOX生物体生物体去除去除传传质质生化生化反应反应气相中的NOx如NO和NO2首先通过溶解或吸附等传质传质过程转移至液相,如NO2通过形成NO3或NO2而溶于水中,NO被吸附在液相中的微生物或固体物表面而进入液
11、相;然后在外加碳源的情况下借助于微生物的生命代谢活动,通过微生物对分布于液相中的含N化合物的吸收和微生物体内的氧化、还原、分解等生物谢作用,把部分吸收的含N化合物转化转化为微生物生长所需的营养物质,组成新的细胞,使微生物生长繁殖;另一部分含N化合物则被微生物分解为简单而无害的氮气或容易处理的NO3或NO2,同时释放出微生物生长和活动所需的能量。TiO2 TiO2 的光催化的光催化：在波长小于380 n m光的照射下，TiO2的价带电子会被激发到导带形成电子一空穴对、电子一空穴对迁移到半导体颗粒表面，被表面物种捕获光激导带电子与吸附在催化剂表面的O2结合形成O2-，HO2 O-等活性自由基空穴与吸附在表面的水或覆盖在催化剂颗粒表层的羟基反应也能形成O H自由基。注：注：1.NO的起始浓度、气体停留时间、反应温度、紫外光强度等因素对 NO的分解率有影响。2.OH和 HO 等自由基对NOx 的氧化起着非常重要的作用。工艺流程工艺流程：废气废气风机风机管道管道稳流室稳流室粗过滤粗过滤纳米光催化氧化室纳米光催化氧化室吸附室吸附室排放排放 光催化剂光催化剂有 TiO2、ZnO、CdS、CuO、WO3、SnO2 幸福生活不只在于丰衣足食，也在于碧水蓝天。
