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第九章 固定源氮氧化物污染控制 氮氧化物的性质及来源 燃烧过程中氮氧化物的形成机理 低氮氧化物燃烧技术 烟气脱硝技术 §9-1 氮氧化物的性质及来源 NO、NO2为主要的大气污染物。 四、氮氧化物排放情况（美国） 五、NOx排放法规 早期：汽车尾气 现在：电站锅炉 一、热力型NOx的形成 1、机理 捷里多维奇(Zeldovich)反应式表示 3）热力型NOx形成的动力学——Zeldovich模型 二、瞬时NO的形成 1、生成机理 a、碳氢化合物燃烧时，特别是富燃燃料燃烧时，分解出大量的CH、CH2和C2等离子团，它们破坏燃烧空气中的N2分子键，发生如下反应： 三、燃料型NOx的形成 在生成燃料型NOx过程中，首先是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NOx 。 由于煤的燃烧过程由挥发分燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型的形成也由气相氮的氧化（挥发分）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成。 从对热力型、燃料型和瞬时型三种NOx生成机理可以得出抑制NOx生成和促使破坏NOx的途径，图中还原气氛箭头所指即抑制和促使NOx破坏的途径 三种机理对NO排放的贡献 §9-3 低NOx燃烧技术原理 1、低氧燃烧（α=1.17~1.20） 使燃烧过程在尽可能接近理论空气量的条件下进行。 2. 降低助燃空气预热温度——减少热力型NOx 将部分烟道气抽回，令其与燃烧用的空气或燃料混合，一起进入燃烧室。 ——降低氧浓度和燃烧区温度，主要减少热力型NOx 。 4. 两段燃烧技术 第一段：富燃,氧气不足，烟气温度较低，NOx生成量很小。 第二段：二次空气，CO、HC完全燃烧，烟气温度较低。 三、先进的低NOx燃烧器技术 原理：低空气过剩系数运行技术＋分段燃烧技术 1. 炉膛内整体空气分级的低NOx直流燃烧器 炉壁设置助燃空气（OFA :Over Fire Air ，燃尽风、火上风）喷嘴 类似于两段燃烧技术 主燃区：α较低，抑制NOx生成； 燃尽风口：助燃空气，保证燃料完全燃烧。 2.空气分级的低NOx旋流燃烧器 原理：将燃料的燃烧分阶段完成，第一阶段减少供气 量到70%--75%；第二阶段将完全燃烧所需的其 余空气通过布置在主燃烧器上方的专门空气喷 口“火上风”喷入炉膛。 （1）一次火焰区：富燃，含氮组分析出 但由于缺氧、高CO、CH浓度使其难以转化 （2）二次火焰区：燃尽CO、HC等 3. 空气/燃料分级的低NOx燃烧器 §9-4 烟气脱硝技术 二、催化转化法脱硝 A 选择性催化还原法（selective catalytic reduction, SCR） 利用NH3作还原剂，在较低温度和催化剂作用下，NH3有选择地将废气中的NOX还原成N2。 1.还原剂 （1）液氨 投资少，运行费用低，但属危险化学品。 （2）氨水 浓度20－25％，氨水通过加热蒸发，形成氨气和水蒸气，送至烟气系统，费用高。 （3）尿素 ( NH 2 ) 2CO + H2O→ 2NH3 ( g) + CO2 ( g) 美国FuelTiech公司的尿素热解治氨工艺。 2.催化剂 贵金属 Pt、Rh及Pd等/Al2O3 金属氧化物 V2O5(WO3)、Fe2O3、CuO、CrOx、MgO、MoO3和NiO等金属氧化物或其联合作用的混合物 载体：TiO2、Al2O3、ZrO2 、SiO2及活性炭。 沸石分子筛－金属离子交换沸石 三类催化剂的基本区分 4、SCR工艺布置 高尘区SCR(HD-SCR)-省煤器和空气预热器之间 低尘区SCR(LD-SCR)－电除尘器之后 尾部SCR(TE-SCR)-湿法烟气脱硫塔之后 SCR反应器末端布置 优点: ⑴ 锅炉烟气经过除尘脱硫后，可采用更大烟气流速和空速， 从而使催化剂的消耗量大大的减少；⑵ 氨的逃逸量是最少的，并且不会腐蚀构筑物（烟囱采用防腐 烟囱）；⑶不会产生SO3，防止二次污染。 ?缺点: ? ⑴ 一定要设置烟气再热系统，增加了投资和运行成本；⑵ 很难找到符合反应条件的催化剂。  优点: 粉尘浓度降低，可以延长催化剂的使用寿命； 缺点: ?(1) 与高粉尘布置一样，烟气中含有大量的SO2，