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氮氧化物污染控制技术 目录 氮氧化物性质、来源、危害及控制标准 氮氧化物形成机理 低氮氧化物燃烧技术 烟气脱硝技术 一、氮氧化物性质、来源及危害 1、氮氧化物性质 NOx： N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在 性质： N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭氧层的破坏，其环境循环系统不依赖于其他氮氧化物； NO：大气中NO2的前体物质，形成光化学烟雾的活跃组分； NO2：强烈刺激性，来源于NO的氧化，会转换成硝酸和亚硝酸； 2、氮氧化物来源 自然过程 固氮菌、雷电等，每年约生成5×108t； 人类活动(5×107t/a) 燃料燃烧占90％以上 化工生产中的硝酸生产、硝化过程、炸药生产和金属表面硝酸处理等 95％为NO，其余主要为NO2 由于在环境中NO最终将转化为NO2，因此，估算氮氧化物的排放时都按计算NO2。 2、氮氧化物来源 6 2、氮氧化物来源 我国NOx污染现状及排放特点 7 2、氮氧化物来源 我国NOx污染现状及排放特点 8 3、氮氧化物危害 人体健康 1.NOX中的NO2，进入人体会对呼吸道以及肺部造成严重的损害 2.灰霾中的SO2和NO2极易形成二次气溶胶污染，侵入呼吸道 3. NOX还可以与碳氢化合物发生光化学烟雾，刺激人的眼睛及黏膜 案例 1952年 美国洛杉矶光化学烟雾事件 不同浓度的NO2对人体健康的影响 3、氮氧化物危害 环境 1.形成酸雾、酸雨 2.影响植物正常生命活动，造成作物产量下降 3.参与破坏臭氧层 4.间接导致灰霾天气的出现 11 4、氮氧化物控制标准 12 《大气污染防治法》 2015.8.29 修订版 《环境空气质量标准》 GB 3095—2012 《火电厂大气污染物排放标准》 GB 13223—2011 《锅炉大气污染物排放标准》 GB 13217—2014 《石油炼制工业污染物排放标准》 GB 31570-2015 我国“十三五”期间将执行更为严格的“超低排放”标准，氮氧化物排放量排放标准将进一步趋严，且减排力度继续加强。 13 环境空气质量评价标准浓度限值对比表（μg/m3） 14 二、氮氧化物形成机理 燃烧过程中形成的分为三类： 燃料型NOx（Fuel NOx） 燃料中固定氮生成的NOx 热力型NOx（Thermal NOx） 高温下N2与O2反应生成的NOx 瞬时NO（Prompt NOx） 低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO 15 1、燃料型 燃料中的N多为以C—N键存在的有机化合物。理论上讲，氮气分子中的N≡N键能比有机化合物中的C—N键能大得多，燃烧时C—N容易分解，经氧化形成NOx 火焰中燃料氮转化为NOX的比例受炉膛温度、过量空气系数以及燃煤 的品质的影响 燃料中60％～80％的氮转化为NOx 燃料中的氮化物氧化成NO是快速的 燃烧区附近的NO实际浓度显著超过计算的量，原因在于使NO量减少到平衡浓度的下列反应都较缓慢。 16 17 2、热力型 在高温下产生NO和NO2的两个重要反应 18 NOx生成量随温度增高而增大，当温度低于1350℃时,几乎不生成热力NOx 热力型NOx的生成是一个缓慢的反应过程，随在炉膛内停留时间增加而增大 NO浓度与燃烧气中氮氧的比例有关，与氧浓度平方根成正比 上述反应为可逆反应，化学平衡受温度和反应物化学组成的影响 3、瞬时型 19 瞬时型NOx主要产生于HC含量较高、氧浓度较低的富燃料区，多发生在内燃机的燃烧过程，而在燃煤锅炉中其生成量极少。 20 三种NOx形成机理在煤燃烧过程中对NOx排放总量的贡献 21 三、低氮氧化物燃烧技术 源头控制、末端治理 22 源头控制 燃烧条件 低氮氧化物燃烧技术 煤特性 两段燃烧 热力系统设计 燃烧器配制与燃烧方式 运行状况 低空气过剩燃烧 烟气循环燃烧 锅炉设计与运行参数 低空气过剩系数运行技术 降低NOx的同时减少了锅炉排烟热损失，提高锅炉热效率 CO、HC、碳黑产生量增多，飞灰中可燃物质也可增加，从而使燃烧效率下降 23 空气过剩系数对NOX生成量影响 烟气循环燃烧 采用燃烧产生的部分烟气冷却后，在循环送回燃烧区，起到降低氧浓度和燃烧区温度的作用，以达到减少NOX生成量的目的－主要减少热力型NOx； 24 烟气循环燃烧对降低NOX的影响 两段燃烧技术 燃料在接近理论空气量下燃烧 第一段：氧气不足，烟气温度低，NOx生成量很小 第二段：通入二次空气，CO、HC完全燃烧，烟气温度低 在低空气过剩系数下，不利的燃料—空气分布可能出现，这将导致CO和粉尘排放量增加，使燃烧效率降低。 25 煤两段燃烧对NOX生成量的影响 26