第4章固定源氮氧化物污染控制.pptx

第四章第四章 固定源氮氧化物污染控制固定源氮氧化物污染控制第四章第四章 固定源氮氧化物污染控制固定源氮氧化物污染控制第一节第一节 氮氧化物的性质及来源氮氧化物的性质及来源第二节 中国NOx排放现状及控制第三节 低NOx燃烧技术第四节 燃煤烟气脱硝技术第五节 非电行业烟气治理第一节第一节 氮氧化物的性质及来源氮氧化物的性质及来源氮氧化物的性质氮氧化物的性质l lNOxNOx包括包括包括包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，大气中大气中NOx主要以主要以NO、NO2的形式存在的形式存在lN2O：温室效应为：温室效应为CO2的的200倍，并参与臭氧层的破坏倍，并参与臭氧层的破坏lNO：大气中：大气中NO2的前体物质，形成光化学烟雾的活跃组分的前体物质，形成光化学烟雾的活跃组分lNO2:强烈刺激性，来源于强烈刺激性，来源于NO的氧化，酸沉降的氧化，酸沉降氮氧化物的来源氮氧化物的来源l固氮菌、雷电等自然过程（固氮菌、雷电等自然过程（5108t/a）l人类活动（人类活动（5107t/a）l燃料燃烧占燃料燃烧占 90l95以以NO形式，其余主要为形式，其余主要为NO2氮氧化物的分类氮氧化物的分类l燃料型燃料型NOx：燃料中的固定氮：燃料中的固定氮l瞬时瞬时NOx：低温火焰下由于含碳自由基形成的：低温火焰下由于含碳自由基形成的NOxl热力型热力型NOx： 高温下高温下N2与与O2反应生成的反应生成的NOx热力型热力型NOx的形成机理的形成机理产生产生NO和和NO2的两个重要反应：的两个重要反应： 上述反应的化学平衡受温度和反应物化学组成的影响上述反应的化学平衡受温度和反应物化学组成的影响,平衡时平衡时NO浓度随温度升高迅速增加。

浓度随温度升高迅速增加热力型热力型NOx的形成的形成室温下，几乎没有室温下，几乎没有NO和和NO2生成生成800K左右，左右，NO与与NO2生成量仍然很小生成量仍然很小常规燃烧温度（常规燃烧温度（1500K)下，有可观的下，有可观的NO生成生成烟气冷却过程烟气冷却过程中，中，9095的的NOx以以NO的形式存在的形式存在 NO/NOx Ratio boilervehicles nature gas0.9-1.0 internal comb engine 0.99-1.0 coal0.95-1.0fuel oil0.96-1.0 diesel engine 0.77-1.0燃料型燃料型NOx的形成的形成燃料中的燃料中的N通常以原子状态与通常以原子状态与HC结合，经氧化形成结合，经氧化形成NOxFuel NHCNN2NONHi(i=0,1,2)O,H,OHfastO,H,OHfastO,H,OHfastNHislowNHi,NOslow瞬时瞬时NOx的形成的形成碳氢化合物燃烧时，分解成CH、CH2和C2等基团，与N2发生如下反应： 火焰中存在大量火焰中存在大量O、OH基团，与上述产物反应基团，与上述产物反应氮氧化物的分类氮氧化物的分类l燃料型燃料型NOx：燃料中的固定氮：燃料中的固定氮l瞬时瞬时NOx：低温火焰下由于含碳自由基形成的：低温火焰下由于含碳自由基形成的NOxl热力型热力型NOx： 高温下高温下N2与与O2反应生成的反应生成的NOx第四章第四章 固定源氮氧化物污染控制固定源氮氧化物污染控制第一节 氮氧化物的性质及来源第二节第二节 中国中国NOx排放现状及控制排放现状及控制第三节 低NOx燃烧技术第四节 燃煤烟气脱硝技术第五节 非电行业烟气治理第二节第二节 中国中国NOx排放现状及控制排放现状及控制2005年，年，自然自然杂志公布卫星遥感测得数据，称中杂志公布卫星遥感测得数据，称中国北京及东北部是世界上二氧化氮污染最严重的地方。

国北京及东北部是世界上二氧化氮污染最严重的地方日本在日本在1985年到年到1999年间，其臭氧浓度也在持续上年间，其臭氧浓度也在持续上升，日本有报道说，这一变化的原因源于中国的排放量升，日本有报道说，这一变化的原因源于中国的排放量不断增长不断增长目前，在环渤海、长三角、珠三角等地，氮氧化物的目前，在环渤海、长三角、珠三角等地，氮氧化物的浓度已经超过二氧化硫中国的酸雨正朝浓度已经超过二氧化硫中国的酸雨正朝硫酸与硝酸混硫酸与硝酸混合型酸雨合型酸雨变化中国氮氧化物排放现状中国氮氧化物排放现状l80年代，年代，500万吨万吨l90年达到年达到850万吨万吨l2005年，大约年，大约1900万吨万吨l2009年，大约年，大约2300万吨万吨l如果不加严格控制，如果不加严格控制，2020年，大约增加到年，大约增加到3000万吨，到万吨，到2030年是年是3500万吨，增长趋势非常明显，万吨，增长趋势非常明显，年均增长约年均增长约10%l氮氧化物排放最大的是火电行业，占氮氧化物排放最大的是火电行业，占38%左右左右主要在内蒙、主要在内蒙、山西、山东、河南、江苏、辽宁、陕西这几个省，约占全国三山西、山东、河南、江苏、辽宁、陕西这几个省，约占全国三分之二；分之二；l氮氧化物排放第二大的是交通运输行业，主要是机动车排放，氮氧化物排放第二大的是交通运输行业，主要是机动车排放，超过超过30%，主要是重型货车和大型客车（柴油车）的排放，小，主要是重型货车和大型客车（柴油车）的排放，小型客车（汽油车）的控制措施比较到位，排放量占比较小；型客车（汽油车）的控制措施比较到位，排放量占比较小；l火电行业与交通运输两方面相加约占三分之二。

火电行业与交通运输两方面相加约占三分之二中国中国NOX排放控制策略排放控制策略排放量大，排气集中有利于采取控制措施；排放量大，排气集中有利于采取控制措施；已有成熟的商业化控制技术；已有成熟的商业化控制技术；解决我国区域酸雨污染问题的关键之一；解决我国区域酸雨污染问题的关键之一；对地区烟霾的形成有重要贡献对地区烟霾的形成有重要贡献火火电电厂厂保有量增长迅速，尤其大城市；保有量增长迅速，尤其大城市；排气高度低，地形影响大；排气高度低，地形影响大；对大城市局地空气污染的贡献大对大城市局地空气污染的贡献大机机动动车车应同步控制固定源与移动源的应同步控制固定源与移动源的NOx排放排放NOx排放控制的技术措施排放控制的技术措施源头控制源头控制：通过技术手段，控制燃烧过程中：通过技术手段，控制燃烧过程中NOx生成生成的的低低NOx燃烧技术燃烧技术，包括火电领域最常采用的，包括火电领域最常采用的低氧燃低氧燃烧技术、分段燃烧等烧技术、分段燃烧等，柴油车普遍采用的，柴油车普遍采用的EGR系统系统末端治理末端治理：通过技术手段（如：通过技术手段（如SCR、NSR等等）将已经）将已经生成的生成的NOx还原为还原为N2 ，从而降低，从而降低NOx的排放；的排放；为了满足日益严格的排放标准，为了满足日益严格的排放标准，NOx排放控制的技术排放控制的技术路线：路线：低低NOx燃烧技术烟气脱硝技术燃烧技术烟气脱硝技术第四章第四章 固定源氮氧化物污染控制固定源氮氧化物污染控制第一节 氮氧化物的性质及来源第二节 中国NOx排放现状及控制第三节第三节 低低NOx燃烧技术燃烧技术第四节 燃煤烟气脱硝技术第五节 非电行业烟气治理第三节第三节 低低NOx燃烧技术燃烧技术控制控制NOx形成的因素形成的因素空气燃料比空气燃料比燃烧区温度及其分布燃烧区温度及其分布后燃烧区的冷却程度后燃烧区的冷却程度燃料的添加方式燃料的添加方式3.1 低氧燃烧低氧燃烧低空气过剩系数运行，降低低空气过剩系数运行，降低NOx的同时提高燃料效率的同时提高燃料效率lCO、HC、碳黑产生量增加、碳黑产生量增加3.2 降低助燃空气预热温度降低助燃空气预热温度利用烟气的废热预热进入燃烧器的空气，有助于提高利用烟气的废热预热进入燃烧器的空气，有助于提高火焰温度和节约能源，但是火焰温度和节约能源，但是NO排放量增加；排放量增加；燃烧空气由燃烧空气由27oC预热到预热到315oC，NO排放量增加排放量增加3倍。

倍3.3 烟气循环燃烧烟气循环燃烧l冷却后的部分烟气循环送回燃烧区，降低氧浓度和燃冷却后的部分烟气循环送回燃烧区，降低氧浓度和燃烧区温度主要减少热力型烧区温度主要减少热力型NOx3.4 两段燃烧技术两段燃烧技术l第一段：氧气不足，烟气温度低，第一段：氧气不足，烟气温度低，NOx生成量很小生成量很小l第二段：二次空气，第二段：二次空气，CO、HC完全燃烧，烟气温度低完全燃烧，烟气温度低3.5 先进的低先进的低NOx燃烧技术燃烧技术3.5 先进的低先进的低NOx燃烧技术燃烧技术原理：低空气过原理：低空气过剩系数运行技术剩系数运行技术分段燃烧技术分段燃烧技术特征：助燃空气特征：助燃空气分级加入，降低分级加入，降低火焰温度峰值火焰温度峰值燃料分级加入，燃料分级加入，使部分已经生成使部分已经生成的的NOx还原还原第四章第四章 固定源氮氧化物污染控制固定源氮氧化物污染控制第一节 氮氧化物的性质及来源第二节 中国NOx排放现状及控制第三节 低NOx燃烧技术第四节第四节 燃煤烟气脱硝技术燃煤烟气脱硝技术第五节 非电行业烟气治理第四节第四节 燃煤烟气脱硝技术燃煤烟气脱硝技术l燃煤烟气脱硝的难点燃煤烟气脱硝的难点处理烟气体积大处理烟气体积大NOx浓度相当低浓度相当低NOx的总量相对较大的总量相对较大4.1 吸收法吸收法l碱液吸收：碱液吸收： NO/NO21效果最佳，必须先将效果最佳，必须先将50的的NO氧化为氧化为NO2，l强硫酸吸收强硫酸吸收4.2 吸附法吸附法吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤NOx和和SO2联合控制联合控制吸附剂：浸渍碳酸钠的吸附剂：浸渍碳酸钠的吸附剂：浸渍碳酸钠的吸附剂：浸渍碳酸钠的 -Al-Al2 2OO3 3吸附剂再生：天然气、吸附剂再生：天然气、吸附剂再生：天然气、吸附剂再生：天然气、COCO4.3 选择性非催化还原法（选择性非催化还原法（SNCR）l尿素或氨基化合物作为还原剂，较高反应温度下发尿素或氨基化合物作为还原剂，较高反应温度下发生化学反应生化学反应l需要严格控制温度避免氧化反应发生需要严格控制温度避免氧化反应发生4.4 氨选择性催化还原法（氨选择性催化还原法（SCR）l尿素或氨基化合物作为还原剂，在催化剂（贵金属、尿素或氨基化合物作为还原剂，在催化剂（贵金属、碱性金属氧化物）作用下发生选择性催化还原反应碱性金属氧化物）作用下发生选择性催化还原反应 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 4NH3 +3O2 2N2 +6H2O 2SO2 +O22SO3 NH3 +SO3 +H2O NH4HSO4 2NH3 +SO3 +H2O (NH4)2SO4SideReactionNH3-SCR4NH4NH3 3+4NO+O+4NO+O2 2 4N 4N2 2+6H+6H2 2OO4NH4NH3 3+2NO+2NO2 2+O+O2 2 3N 3N2 2+6H+6H2 2OONH3-SCR原理的工作温度原理的工作温度催化活性高，300400的温度范围内NOx的净化率可达90以上；良好的抗硫性能；技术成熟；初期投资高，催化剂的成本占脱硝工程总成本的30%40% ；氨的逃逸；对SO2氧化的抑制；优点优点缺点缺点V-W-Ti 型型NH3-SCR催化剂技术特点催化剂技术特点空预器除尘器脱硫脱硝工艺：湿式石灰石脱硫脱硝工艺：湿式石灰石-石膏烟气脱硫（石膏烟气脱硫（WFGD）和选择性）和选择性催化还原（催化还原（SCR）。

脱硫脱硝基本工艺介绍脱硫脱硝基本工艺介绍挤出型挤出型V-W-Ti催化剂催化剂NOx排放控制的技术措施排放控制的技术措施源头控制源头控制：通过技术手段，控制燃烧过程中：通过技术手段，控制燃烧过程中NOx生成生成的的低低NOx燃烧技术燃烧技术，包括火电领域最常采用的，包括火电领域最常采用的低氧燃低氧燃烧技术、分段燃烧等烧技术、分段燃烧等，柴油车普遍采用的，柴油车普遍采用的EGR系统系统末端治理末端治理：通过技术手段（如：通过技术手段（如SCR、N。