第九章固定源氮氧化物污染控制2011

上節(jié)主要內(nèi)容回顧脫硫的方法可分為

和

兩類。按照脫硫劑是否以溶液狀態(tài)進(jìn)行脫硫而分為和

。以下各種脫硫工藝中

工藝占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。A.濕法回收B.濕法拋棄C.干法拋棄D.干法回收綜合考慮技術(shù)成熟度和費(fèi)用因素，廣泛采用的煙氣脫硫技術(shù)是

工藝。石灰石脫硫系統(tǒng)中最關(guān)鍵的反應(yīng)是

。石灰石系統(tǒng)與石灰系統(tǒng)一個(gè)極為重要的區(qū)別是什么？這兩個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行最佳的pH為多少？傳統(tǒng)石灰石/石灰法的工藝流程是什么？加入己二酸到石灰石脫硫系統(tǒng)中，可以大大提高石灰石的利用率。（）加入硫酸鎂的石灰石濕法煙氣脫硫有哪些好處？從脫硫劑利用率來看，濕法脫硫劑利用>濕干法>干法。（）通常濕法工藝的鈣硫比比干法小。（）一般情況下濕法工藝的脫硫率比干法和半干法要高。（）大部分煙氣脫硫工藝都采用

作為脫硫劑，原因是其儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉，脫硫產(chǎn)物穩(wěn)定。LOGO大氣污染控制工程第九章固定源氮氧化物污染控制主講人：楊毅紅1.氮氧化物的性質(zhì)及來源2.燃燒過程中氮氧化物的形成機(jī)理3.低氮氧化物燃燒技術(shù)4.煙氣脫硝技術(shù)內(nèi)容提要學(xué)習(xí)要求1.了解NOx的來源2.理解熱力型氮氧化物形成機(jī)理3.理解低氮氧化物燃燒技術(shù)的原理和方法4.掌握SCR脫硝技術(shù)原理特點(diǎn)、了解其他煙氣脫硝技術(shù)的原理和特點(diǎn)第一節(jié)氮氧化物的性質(zhì)及來源NOx包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5大氣中NOx主要以NO、NO2的形式存在NOx的性質(zhì)N2O：?jiǎn)蝹€(gè)分子的溫室效應(yīng)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(xué)煙霧的活躍組分了解氮氧化物的性質(zhì)及來源NOx的性質(zhì)（續(xù)）NO2:強(qiáng)烈刺激性，來源于NO的氧化，酸沉降NOx的來源固氮菌、雷電等自然過程（5×108t/a）人類活動(dòng)（5×107t/a）燃料燃燒占90％95％以NO形式，其余主要為NO2氮氧化物的來源氮氧化物的來源P379表9-1根據(jù)美國(guó)2007年統(tǒng)計(jì)，人類活動(dòng)排放的NOx約57.1%來自交通運(yùn)輸，約35.2%來自固定燃燒源，5.3%來自工業(yè)過程，約2.4%來自其他源。2005年我國(guó)NOx排放總量為1.94×107t，電力部門排放8.24×106t，其中燃煤電廠貢獻(xiàn)率達(dá)到97%；工業(yè)鍋爐排放3.47×106t，燃煤鍋爐占84%；民用部門排放1.0×106t，生物質(zhì)和煤炭各占一半左右；交通部門排放4.76×106t，88%來自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；工業(yè)過程排放1.92×106t。氮氧化物的來源燃燒過程N(yùn)Ox的形成機(jī)理形成機(jī)理燃料型NOx燃料中的固定氮生成的NOx熱力型NOx高溫下N2與O2反應(yīng)生成的NOx/programs/view/C_pJsLjVpYU/瞬時(shí)NO低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO理解NOx的形成機(jī)理熱力型NOx的形成產(chǎn)生NO和NO2的兩個(gè)重要反應(yīng)上述反應(yīng)的化學(xué)平衡受溫度和反應(yīng)物化學(xué)組成的影響平衡時(shí)NO濃度隨溫度升高迅速增加熱力型NOx的形成平衡常數(shù)和平衡濃度熱力型NOx的形成平衡常數(shù)和平衡濃度熱力型NOx的形成上述數(shù)據(jù)說明：室溫條件下，幾乎沒有NO和NO2生成，并且所有的NO都轉(zhuǎn)化為NO2800K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（>1500K)下，有可觀的NO生成，但NO2量仍然很小理解煙氣冷卻對(duì)NO和NO2平衡的影響冷卻后，燃燒煙氣中大約90~95%的NOx仍然以NO的形式存在。因此高溫下形成的氮氧化物將以NO形式排入大氣環(huán)境。NO轉(zhuǎn)化為NO2的氧化反應(yīng)主要發(fā)生在大氣中。理解瞬時(shí)NOx的形成碳?xì)浠衔锶紵龝r(shí)，分解成CH、CH2和C2等基團(tuán)，與N2發(fā)生如下反應(yīng)

火焰中存在大量O、OH基團(tuán)，與上述產(chǎn)物反應(yīng)燃料型NOx的形成燃料中的N通常以原子狀態(tài)與HC結(jié)合，C—N鍵的鍵能較NN小，燃燒時(shí)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NOFuelNHCNN2NONHi(i=0,1,2)O,H,OHfastO,H,OHfastO,H,OHfastNHislowNHi,NOslowNOx的形成NOx的形成課內(nèi)討論：根據(jù)氮氧化物的形成機(jī)理，試提出控制氮氧化物排放的幾點(diǎn)思路。低NOx燃燒技術(shù)原理控制NOx形成的因素空氣－燃料比燃燒區(qū)溫度及其分布后燃燒區(qū)的冷卻程度燃燒器形狀理解低NOx燃燒技術(shù)傳統(tǒng)低NOx燃燒技術(shù)1.低氧燃燒降低NOx的同時(shí)提高鍋爐熱效率CO、HC、碳黑產(chǎn)生量增加，燃燒效率降理解傳統(tǒng)低NOx燃燒技術(shù)2.降低助燃空氣預(yù)熱溫度燃燒空氣由27oC預(yù)熱到315oC，NO排放量增加3倍。減少熱力型的NOx生成；不宜燃煤、燃油鍋爐，宜燃?xì)忮仩t。傳統(tǒng)低NOx燃燒技術(shù)3.煙氣循環(huán)燃燒降低氧濃度和燃燒區(qū)溫度－主要減少熱力型NOx傳統(tǒng)低NOx燃燒技術(shù)4.兩段燃燒技術(shù)第一段：氧氣不足，煙氣溫度低，NOx生成量很小第二段：二次空氣，CO、HC完全燃燒，煙氣溫度低先進(jìn)的低NOx燃燒技術(shù)原理：低空氣過剩系數(shù)運(yùn)行技術(shù)＋分段燃燒技術(shù)1.爐膛內(nèi)整體空氣分級(jí)的低NOx直流燃燒器爐壁設(shè)置助燃空氣（OFA，燃盡風(fēng)）噴嘴類似于兩段燃燒技術(shù)理解先進(jìn)的低NOx燃燒技術(shù)2.空氣分級(jí)的低NOx旋流燃燒器一次火焰區(qū)：富燃，含氮組分析出但難以轉(zhuǎn)化二次火焰區(qū)：燃盡CO、HC等先進(jìn)的低NOx燃燒技術(shù)3.空氣/燃料分級(jí)的低NOx燃燒器空氣和燃料均分級(jí)送入爐膛一次火焰區(qū)下游形成低氧還原區(qū)，還原已生成的NOx煙氣脫硝技術(shù)脫硝技術(shù)的難點(diǎn)處理煙氣體積大NOx濃度相當(dāng)?shù)蚇Ox的總量相對(duì)較大煙氣脫硝技術(shù)大氣煙塵、酸雨、溫室效應(yīng)和臭氧層的破壞已成為危害人類生存的四大殺手；燃煤煙氣中所含的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等有害物質(zhì)是造成大氣污染、酸雨和溫室效應(yīng)的主要根源；我國(guó)已經(jīng)開展了大規(guī)模的煙氣脫硫項(xiàng)目，但煙氣脫硝還未大規(guī)模開展；/20111111/112933.shtml資料表明：如果不繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)煙氣中氮氧化物的治理，氮氧化物的總量及其在大氣污染物中所占的比重都將上升，并有可能取代二氧化硫成為大氣中的主要污染物。煙氣脫硝技術(shù)國(guó)家環(huán)?？偩?004年經(jīng)修改后發(fā)布的火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223—2004)對(duì)火電廠NOx的排放已做出限制規(guī)定明確提出新建火電站除滿足現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)外還須預(yù)留煙氣脫除氮氧化物裝置的空間。相應(yīng)的排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法從2004年7月1日起執(zhí)行，每當(dāng)量氮氧化物征收排污費(fèi)0.6元(原來是不收)煙氣脫硝技術(shù)廢氣脫硝是目前發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用的減少NOx排放的方法

選擇性催化還原法（Selectivecatalyticreduction,SCR）選擇性非催化還原法（Selectivenon-catalyticreduction,SNCR）SCR的發(fā)明權(quán)屬于美國(guó)，日本率先于20世紀(jì)70年代實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用日本93%以上廢氣脫硝采用SCR，運(yùn)行裝置超過300套；德國(guó)20世紀(jì)80年代引進(jìn)，并規(guī)定發(fā)電量50MW以上的電廠都配備SCR；臺(tái)灣有100套以上的SCR裝置在運(yùn)行；大慶石化、川化集團(tuán)、北京燕山石化、福建漳州電廠也引進(jìn)SCR裝置上節(jié)主要內(nèi)容回顧大氣中NOx的來源主要有哪些？燃燒過程中形成的NOx分為

、

和

三類。染料燃燒煙氣中形成氮氧化物主要是以

形式存在？A.N2OB.NOC.NO2D.N2O3當(dāng)燃燒溫度較高時(shí)（>1200℃），氮氧化物形成是以類型為主?？刂芅Ox排放的技術(shù)措施可以分為哪兩類？影響燃燒過程中NOx生成的主要因素是

、

后燃燒區(qū)的冷卻程度和燃燒器的形狀設(shè)計(jì)等。煙氣脫硝技術(shù)1.選擇性催化還原法（SCR）在催化劑作用下，向溫度為280℃～420℃的煙氣中噴入氨，將NO還原成N2和H2O催化劑：貴金屬、堿性金屬氧化物還原反應(yīng)潛在氧化反應(yīng)由于該反應(yīng)沒有其他副產(chǎn)物產(chǎn)生，并且裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此適合處理大量煙氣理解煙氣脫硝技術(shù)1.選擇性催化還原法（SCR）請(qǐng)思考：脫硫、脫硝和除塵裝置流程布置之間的關(guān)系？煙氣脫硝技術(shù)1.選擇性催化還原法（SCR）

煙氣SCR脫硝法采用催化劑促進(jìn)氨與還原反應(yīng)。若使用鈦和鐵氧化物類催化劑，其反應(yīng)溫度為300℃至400℃，當(dāng)采用活性焦炭時(shí)，其反應(yīng)溫度為100℃至150℃。反應(yīng)器在鍋爐尾部煙道的位置，有三種方案:(1)在空氣預(yù)熱器前350攝氏度位置（高粉塵SCR）.(2)在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間（低粉塵SCR）(3)布置在FGD(濕法煙氣脫硫裝置)之后（尾部SCR）理解鍋爐靜電除塵器SCR反應(yīng)器空氣預(yù)熱器NH3儲(chǔ)罐蒸發(fā)器去濕法煙氣脫硫系統(tǒng)NH3空氣NH3NH3+空氣SCR反應(yīng)器置于空氣預(yù)熱器前的高塵煙氣中SCR反應(yīng)器置于靜電除塵器與FGD之間鍋爐靜電除塵器SCR反應(yīng)器空氣預(yù)熱器NH3儲(chǔ)罐蒸發(fā)器NH3NH3+空氣濕法煙氣脫硫系統(tǒng)空氣去煙囪空氣SCR反應(yīng)器布置在FGD(濕法煙氣脫硫裝置)之后鍋爐靜電除塵器SCR反應(yīng)器空氣預(yù)熱器NH3儲(chǔ)罐蒸發(fā)器NH3NH3+空氣濕法煙氣脫硫系統(tǒng)空氣氣/氣加熱器去煙囪空氣氣/油燃燒器或蒸汽換熱器SCR煙氣脫硝工藝的影響因素/運(yùn)行控制1、催化劑的活性催化劑是SCR技術(shù)的核心，其形狀一般為板式或蜂窩式；催化劑主要成分為V2O5/TiO2；催化劑壽命化學(xué)失活：堿金屬（Na、K、Ca）和重金屬（As、Pt、Pb）引起中毒物理失活：高溫?zé)Y(jié)、磨損、固體顆粒沉積堵塞而引起催化劑破壞了解SCR煙氣脫硝工藝的影響因素/運(yùn)行控制2、反應(yīng)溫度不同的催化劑具有不同的反應(yīng)溫度范圍當(dāng)反應(yīng)溫度低于催化劑適用溫度范圍下限：發(fā)生副反應(yīng)，NH3與SO3和H2O反應(yīng)生成(NH4)2SO4或NH4HSO4當(dāng)反應(yīng)溫度高于催化劑適用溫度范圍上限：催化劑通道和微孔發(fā)生變形，失活根據(jù)催化劑的適用溫度范圍，SCR工藝可分為：高溫工藝（345~590℃）、中溫工藝（260~450℃）、和低溫工藝（150~280℃）SCR煙氣脫硝工藝的影響因素/運(yùn)行控制3、氨的輸入量與混合還原劑NH3的用量根據(jù)期望達(dá)到的脫硝效率，通過設(shè)定NH3和NOx的摩爾比來控制；理論上，1mol的NO需要1mol的NH3；催化劑活性不同，達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率所需NH3/NOX摩爾比不同NH3與廢氣的混合程度也十分重要；4、NOx的在線監(jiān)測(cè)噴氨量及NOx排放濃度均根據(jù)NOx在線監(jiān)測(cè)儀表的指示值來控制催化劑失活和煙氣中殘留的氨是與SCR工藝操作相關(guān)的兩個(gè)關(guān)鍵因素。SCR工業(yè)應(yīng)用

工業(yè)鍋爐、燃?xì)狻⑷加湾仩t、柴油機(jī)、垃圾焚燒爐、工業(yè)窯爐、化工廠等煙氣脫硝處理中都得到成功的應(yīng)用煙氣脫硝技術(shù)2.選擇性非催化還原法（SNCR）尿素或氨基化合物作為還原劑，較高反應(yīng)溫度(930~1090℃)化學(xué)反應(yīng)同樣，需要控制溫度避免潛在氧化反應(yīng)發(fā)生商業(yè)化的SNCR系統(tǒng)的還原劑利用率：20%-60%。為SCR的3-4倍；NO還原率較低：30%-60%。優(yōu)勢(shì)：易于安裝。一個(gè)典型電廠SNCR系統(tǒng)可在八周內(nèi)完成安裝。煙氣脫硝技術(shù)3.吸收法堿液吸收必須首先將一半以上的NO氧化為NOxNO/NO2＝1效果最佳煙氣脫