1、大气污染控制工程第七章O2M2OMON2NONNO2NOONONkOkdNO44dtONOkNOkNONkONkdNO525424dt,因此0dNdt)ONO/k(k1O/kNOk(k-NkO2OdN254-2525-4-24dtOkNOkNOOkONkN254524稳态NOkNOOkNONkONkdN255-424dtNOpK,222ONON)ONO/k(k1)ON/(KNO1ON2kNO25422NOp,224dtd工业实践表明,SCR系统对NOx的转化率为60%-90%。含氮燃料形成NO的反应动力学至今仍不十分清楚,已提出的理论包括:(1)运用CN基作为中间产物;NO2为红棕色有窒息性臭
2、味的活泼气体,具有强烈刺激性,主要来源于大气中NO的氧化。一些试验结果表明,燃烧过程中,燃料氮接近100的转化为NOx。一些试验结果表明,燃烧过程中,燃料氮接近100的转化为NOx。一、传统的低NOx燃烧技术部分HCN与O2反应生成NO,部分HCN与NO反应生成N2。5%的NOx来源于交通运输,约39.(1)需要处理的烟气体积大,如1000MW的电厂的烟气可达3106M3/h,NOx的排放速率约4500kg/h,而浓度又相当低(体积分数为2.对于火电厂Nox污染控制,目前有两类商业化的烟气脱硝技术,分别称为选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)和选
3、择性非催化还原法(selective noncatalytic reduction,SNCR)。常用吸附剂为活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤等。这类技术包括氧燃烧、烟气循环燃烧、分段燃烧、浓淡燃烧技术。CH+N2=HCN+NKp=(pNO2)/(pNO)(pO2)0.含氮燃烧形成NO的反应动力学至今仍不清除,已提出的理论包括(1)运用CN基作为中间体;燃料中的含碳自由基与氮气分子发生如下反应:与氨有关的潜在氧化反应包括:燃用含氮燃料的燃烧系统也会排出大量NOx。2NaAlO2+H2O2NaOH+Al2O3低温生成的NO称为瞬时NO。三、瞬时三、瞬时NONO的形成的形成四、燃料型四、燃料型NOx的
4、形成的形成燃烧中氮转变称为燃烧中氮转变称为NOx被广泛接受的反应过程为:被广泛接受的反应过程为:OHNOHNONHNHHCN22NO2O22或燃料中氮火焰中 减少减少NO的反应为的反应为:O+NON+O2NO+NON2O+O开发NOx和SO2联合控制技术不要求改动燃烧系统,调整或改进燃烧装置的运行方式或部分运行方式。燃料在接近理论空气量下燃烧;二、热力型NOx形成的动力学泽利多维奇(Zeldovich)模型还原燃料在一次火焰下游一定距离混入,形成二次火焰(超低氧条件),在此区域内,已经生成的NOx被NH3、HCN和CO等还原基还原为N2;这类技术包括氧燃烧、烟气循环燃烧、分段燃烧、浓淡燃烧技术
5、。Kp=(pNO2)/(pNO)(pO2)0.NO生成量相对也低,NO的生成量仅与温度略有关系,因此它是一个的活化能步骤。(2)燃尽风量要适当。目前还没有任何简化的模型可以预测这种机理生成NO的量,但是在低温火焰中生成NO的量明显高于根据泽利多维奇模型预测的结果。金属氧化物催化剂,如二氧化钛为载体的五氧化二钒催化剂,在2604500C下操作效果最好;燃料在接近理论空气量下燃烧;大部分燃烧过程排出的尾气中大约90%-95%的NOx仍然以NO形式存在,并排放到大气环境中。源头控制,特征是通过各种技术手段,控制燃烧过程中NOx的生成反应;活性炭具有吸附速率快和吸附容量大的特点,但活性炭的再生是个大问
6、题。随着SCR系统运行时间的增加,催化剂活性逐渐丧失,烟气中残留的氨或者“氨泄漏”也将增加。斯坦缪勒公司开发的空气/燃料分级低NOx燃烧器的原理。实际操作中,经常利用尾气的废热预热进入燃烧器的空气。熔融碱类或碱性盐也可以吸收NOx。除通过改进燃烧技术控制NOx排放外,有些情况还要对冷却后的烟气进行处理,以降低NOx的排放量,通常称为烟气脱硝。大气污染控制工程第七章首先,与空气分级低NOx燃烧器一样形成一次火焰区,接近理论空气量燃烧可保证火焰稳定;另外,采用循环流化床锅炉也是控制氮氧化物排放的先进技术,循环流化床炉膛的燃烧温度低,只有8509500C,在此温度下产生的热力型NOx极少,加上分级燃
7、烧,可有效的抑制燃烧型氮氧化物的生成。应当指出O2分解的平衡常数是非常小的,即使在火焰区温度下,氧原子浓度也非常低;分级风在第三阶段送入完成燃尽阶段。目前,市场上有多种新开发的低NOx燃烧器。对于沸石催化剂,通常可在更高温度下操作。一些试验结果表明,燃烧过程中,燃料氮接近100的转化为NOx。目前有多种类型的低NOx燃烧器广泛用于电站锅炉和大型工业锅炉。这种燃烧器的主燃区处于空气过剩系数较低的工况,抑制了NOx的生成,顶部引入的燃尽风用于保证燃料完全燃烧。SCR过程是以氨作还原剂,通常在空气预热器的上游注入含NOx的烟气。大部分燃料氮首先在火焰中转化为HCN,然后转化为NH或NH2;O2和N2
8、生成NO的平衡常数1、低空气过剩系数运行技术燃料中氮的形态多为以CN键存在的有机化合物,从理论上讲,N2分子中氮氮键能比有机化合物中C-N的键能大得多,因此氧倾向于首先破坏C-N键。首先,与空气分级低NOx燃烧器一样形成一次火焰区,接近理论空气量燃烧可保证火焰稳定;工业实践表明,SCR系统对NOx的转化率为60%-90%。压力损失和催化转化器空间气速的选择是SCR系统设计的关键。在温度1000K,将会形成可观的NO。N2分解的平衡常数更小,氮原子浓度实际上可以忽略。在燃烧的第一阶段,来自燃料的含碳自由基与氮气分子发生如下反应:控制NOx排放的技术措施:NO生成量相对也低,NO的生成量仅与温度略
9、有关系,因此它是一个的活化能步骤。O2和N2生成NO的平衡常数CH+N2=HCN+N源头控制,特征是通过各种技术手段,控制燃烧过程中NOx的生成反应;2NO2Na2CO3NaNO3NaNO2CO2因此,降低助燃空气预热温度可降低火焰区的温度峰值,从而减少热力型的NOx生成量。而在富燃混合气中NO浓度减少的比较快;大气污染控制工程第七章第一节 氮氧化物性质及来源低温生成的NO称为瞬时NO。7%来自工业过程,约1.SNCR工艺中,尿素或氨基化合物作为还原剂将NOx还原为N2。5O2Na2SO4+H2O一次火焰区的外围供入过剩空气,形成二次火焰区,将燃料燃尽。4NH36NO5N26H2O目前,市场上
10、有多种新开发的低NOx燃烧器。分级风在第三阶段送入完成燃尽阶段。燃料在接近理论空气量下燃烧;第四节第四节 烟气脱硝技术烟气脱硝技术一、选择性催化还原法(一、选择性催化还原法(SCR)脱硝脱硝SNCR工艺中,尿素或氨基化合物作为还原剂将NOx还原为N2。紧靠燃烧器的前沿产生一个主燃区,称为一次火焰区。这种燃烧器的主燃区处于空气过剩系数较低的工况,抑制了NOx的生成,顶部引入的燃尽风用于保证燃料完全燃烧。一次火焰区的外围供入过剩空气,形成二次火焰区,将燃料燃尽。还原燃料在一次火焰下游一定距离混入,形成二次火焰(超低氧条件),在此区域内,已经生成的NOx被NH3、HCN和CO等还原基还原为N2;另外
11、,采用循环流化床锅炉也是控制氮氧化物排放的先进技术,循环流化床炉膛的燃烧温度低,只有8509500C,在此温度下产生的热力型NOx极少,加上分级燃烧,可有效的抑制燃烧型氮氧化物的生成。因此,控制NO是大气污染控制的一项重要任务。可以相信低温火焰中形成的NO多数为瞬时NO。在燃烧的第一阶段,来自燃料的含碳自由基与氮气分子发生如下反应:3、烟气冷却对NO和NO2平衡得影响大气污染控制工程第七章NH2和NH能够与氧反应生成NOH2O,或者它们与NO反应生成N2和H2O。随着SCR系统运行时间的增加,催化剂活性逐渐丧失,烟气中残留的氨或者“氨泄漏”也将增加。而在富燃混合气中NO浓度减少的比较快;工业运
12、行表明,SNCR工艺的NO还原率较低,通常在3060的范围内。(2)燃尽风量要适当。挥发分和含氮组分的大部分在一次火焰区析出,但因处于缺氧、高CO和高CH浓度区,限制了含氮组分向NOx的转化。2NaOH+2NO+1.(3)燃尽风应有足够高的流速,以便能与烟气充分混合。压力损失和催化转化器空间气速的选择是SCR系统设计的关键。在未处理的烟气中,与SO2相比,可能只有SO2浓度的1/3-1/5。Kp=(pNO2)/(pNO)(pO2)0.SCR过程是以氨作还原剂,通常在空气预热器的上游注入含NOx的烟气。对固态排渣锅炉而言,大约80的NO是由燃料氮生成的,这种方法就非常有限。简单易行,方便,但NO
13、的降低幅度有限。通常空气总需要量的8595与燃料一起供到燃烧器,因为富燃料条件下的不完全燃烧,使第一段燃烧的烟气温度较低,此时氧量不足,NOx生成量很小;第三类,在低温火焰中由于含碳自由基的存在还会生成NO,通常称为瞬时NO(prompt NO)。大部分燃烧过程排出的尾气中大约90%-95%的NOx仍然以NO形式存在,并排放到大气环境中。常用吸附剂为活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤等。目前有多种类型的低NOx燃烧器广泛用于电站锅炉和大型工业锅炉。4NH33O24N26H2O不仅可以降低NOx排放,而且减少了锅炉排烟热损失,可提高锅炉热效率。活性炭具有吸附速率快和吸附容量大的特点,但活性炭的再生是个大问题。2NO2Na2CO3NaNO3NaNO2CO2另外,采用循环流化床锅炉也是控制氮氧化物排放的先进技术,循环流化床炉膛的燃烧温度低,只有8509500C,在此温度下产生的热力型NOx极少,加上分级燃烧,可有效的抑制燃烧型氮氧化物的生成。燃料在接近理论空气量下燃烧;为了降低NOx的排放量,锅炉应在炉内空气量较低的工况下运行。与氨有关的潜在氧化反应包括:(3)燃尽风应有足够高的流速,以便能与烟气充分混合。燃料中氮的形态多为以CN键存在的有机化合物,从理论上讲,N2分子中氮氮键能比有机化合物中C-N的键能大得多,因此氧倾向于首先破坏C-N键。