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NOx的产生机理及排放控制技术 基本内容目录 NOx的危害及目前排放情况 氮氧化物的产生机理 煤的燃烧方式对排放的影响和降低排放的主要措施 低NOx燃烧技术 烟气处理降低NOx排放技术 NOx的危害性及排放情况(一) 氮氧化物是化石燃料与空气在高温燃烧时产生的，包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和氧化二氮(N2O)。还有NmOn 氮氧化物的危害性表现在： 对人体健康的直接危害。 参与形成光化学烟雾，形成酸雨，造成环境污染。 氧化二氮是一种温室气体，会破坏臭氧层。 NOx的危害性及排放情况(二) 光化学反应使NO2分解为NO和O3，大气中臭氧对人体健康十分有害。 光化学烟雾中对植物有害的成分主要为臭氧和氮氧化合物：臭氧浓度超过0.1ppm时便对植物产生危害。NO2浓度达1ppm时，某些植物便会受害。 氮氧化物在大气的催化反应中可形成硝酸。 NOx的危害性及排放情况(三) 美国光化学烟雾对农业和林业的危害曾波及27个州。 1952年美国洛杉矶发生光化学烟雾，附近农作物一夜之间严重受害；6.5万公顷的森林，29％严重受害，33％中等受害，其余38％也受轻度损害。 不同浓度的NO2对人体健康的影响 1.氮氧化物的产生机理 在氮氧化物中，NO占有90%以上，二氧化氮占5%-10%，产生机理一般分为如下三种： (a).热力型 燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支连锁反应。其生成机理可用捷里多维奇(Zeldovich)反应式表示。 随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。当T1500oC时,NO的生成量很少,而当T1500oC时,T每增加100oC,反应速率增大6-7倍。 热力型氮氧化物生成机理(Zeldovich反应式) 热力型NOx的生成浓度与温度的关系 (b).瞬时反应型(快速型) 快速型NOx是1971年Fenimore通过实验发现的。在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，在反应区附近会快速生成NOx。 由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成，其形成时间只需要60ms，所生成的与炉膛压力0.5次方成正比,与温度的关系不大。 上述两种氮氧化物都不占NOx的主要部分，不是主要来源。 快速型NOx的费尼莫尔反应机理 (c).燃料型NOx 由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度，在600－800oC时就会生成燃料型，它在煤粉燃烧NOx产物中占60－80％。 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和等中间产物基团，然后再氧化成NOx 。由于煤的燃烧过程由挥发份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（挥发份）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成。 燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图 快速型NOx的费尼莫尔反应机理 燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图 热解温度对燃料N转化为挥发分N 比例的影响 挥发分N中最主要的氮化合物是HCN和NH3，HCN氧化的主要反应途径为： NH3氧化的主要反应途径为： 燃料型NOx的转化率CR 定义燃烧过程中最终生成的NO浓度和燃料中氮全部转化成NO时的浓度比为燃料型NOx的转化率CR CR＝【最终生成的NO浓度】÷ 【燃料全部转化成NO的浓度】 试验研究表明，影响CR的主要因素是煤种特性以及炉内的燃烧条件。 从热力型对、燃料型和快速型三种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 2.煤的燃烧方式对排放的影响和降低排放的主要措施 煤的燃烧方式对NO排放的影响 探讨生成规律可以知道，NO的生成及破坏与以下因素有关： (a).煤种特性，如煤的含氮量，挥发份含量，燃料比FC/V以及V-H/V-N等。 (b).燃烧温度。 (c).炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气，氮气，NO和CHi的含量。 (d).燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间。 不同燃煤设备所生成的NOx的原始排放值及为达到环境保护标准所需的NOx降低率 低NOx排放主要技术措施 1 .改变燃烧条件：包括低过量空气燃烧法，空气分级燃烧法，燃料分级燃烧法，烟气再循环法。 2 .炉膛喷射脱硝：包括喷氨及尿素，喷入水蒸汽，喷入二次燃料。 3 烟气脱硝： (1)干法脱硝。(烟气催化脱硝，电子束照射烟气脱硝) (2).湿法脱硝。 3.低NO燃烧技术 凡通过改变燃烧条件来控制燃烧关键参数，以抑制生成或破坏已生成的达到减少排放的技术称为低燃烧技术。 3.1 低过量空气燃烧：使燃烧过程在尽可能接近