氣態污染物凈化

氮氧化物凈化氮氧化物來源及危害學習要求充分理解氮氧化物的來源了解氮氧化物的危害掌握煙氣脫硝了解煙氣脫硝工程案例本次課學習內容氮氧化物的來源氮氧化物的危害

氮氧化物的來源

1952年，洛杉磯上空籠罩在淺藍色的煙霧之中，400多名老人因此喪失了生命。附近農作物一夜之間嚴重受害；6.5萬公頃的森林，29％嚴重受害，33％中等受害，其余38％也受輕度損害。美國光化學煙霧對農業和林業的危害曾波及27個州。

據測算，每燃燒一噸煤，就要產生5－30kg氮氧化物。可我國能源結構中有70%－80％由煤的燃燒來提供。煤炭高溫燃燒成為我國排放氮氧化物的主要來源之一。

資料小百科氮氧化物1.天然源（固氮菌、雷電等自然過程）2.人為源（人類活動）

（城市：大多來自于燃料燃燒，現代火力發電廠是最大的固定源，機動車輛是主要的移動源，還有工業窯爐、垃圾焚燒等）

燃料燃燒占90％

95％以NO形式，其余主要為NO2

氮氧化物的來源NOx包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5大氣中NOx主要以NO、NO2的形式存在造成大氣污染的主要是NO和NO2NOx的性質N2O：單個分子的溫室效應為CO2的200倍，并參與臭氧層破壞。NO：大氣中NO2的前體物質，形成光化學煙霧的活躍組分。NO2:強烈刺激性，來源于NO的氧化。氮氧化物的性質在高溫燃燒條件下，NOx主要以NO的形式存在，最初排放的NOx中NO約占95%。NO在大氣中極易與空氣中的氧發生反應，生成NO2，故大氣中NOx普遍以NO2的形式存在。空氣中的NO和NO2通過光化學反應，相互轉化而達到平衡。在溫度較大或有云霧存在時，NO2進一步與水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸(HNO2）。在有催化劑存在時，如加上合適的氣象條件，N02轉變成硝酸的速度加快。特別是當NO2與SO2同時存在時，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。氮氧化物的性質氮氧化物產生機理一般分為如下三種：燃料型NOx

(主要的產生方式）燃料中的固定氮生成的NOx熱力型NOx高溫下N2與O2反應生成的NOx瞬時NOx低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO氮氧化物的性質NOx的形成由燃料中氮化合物在燃燒中氧化而成。由于燃料中氮的熱分解溫度低于煤粉燃燒溫度，在600－800oC時就會生成燃料型NOx，它在煤粉燃燒NOx產物中占60－80％。形成過程：含有氮的有機化合物N，CN，HCN和等中間產物基團熱裂解氧化燃料型NOx的形成

如上所述，NOx的生成和破壞規律十分復雜，而影響NOx轉化率的因素又很多，所以對燃料型NOx的轉化率進行理論計算非常困難；目前已建立數百個與NOx生成規律及其破壞有關的化學反應在內的數學模型。燃料型NOx的形成

表1不同濃度的NO2對人體健康的影響氮氧化物的危害表2一些大城市對空氣中NO含量的測定氮氧化物的危害

氮氧化物的危害對人體的危害對生態的危害（掌握兩個小常識）1.NO2的毒性比NO強幾倍？2.NO2作為一個主要的影響因素會造成哪些常見的大氣環境污染問題？5酸雨溫室效應光化學煙霧等氮氧化物的危害氣態污染物凈化

氮氧化物凈化煙氣干法脫硝學習要求充分理解氮氧化物的來源了解氮氧化物的危害掌握煙氣脫硝了解煙氣脫硝工程案例本次課學習內容煙氣脫硝（濕法脫硝干法脫硝微生物脫硝）煙氣脫硝濕法脫硝-（硝酸氧化-堿液吸收法）

當NOx的氧化度低時，用堿液吸收NOx的吸收效率不高，為提高吸收效率，哪可用氧化劑將NOx中的部分NO氧化，以提高NOx的氧化度后，再用堿液吸收。氧化劑有O2、O3、Cl2等氣相氧化劑和HNO3、H2O2、KMnO4、NaClO、KBrO3、K2Cr2O7等液相氧化劑。因硝酸氧化時成本低，硝酸氧化-堿液吸收工藝國內已用于工業生產，其他氧化劑因氧化成本高，采用的較少。煙氣脫硝濕法脫硝-（硝酸氧化-堿液吸收法）

1）凈化原理第一級采用濃硝酸將NO氧化成NO2，使尾氣中NOx的氧化度大于50%，第二級再利用漿液吸收，主要反應如下：NO+2HNO3

3NO2+H2ONa2CO3+2NO2

NaNO3+NaNO2+CO2Na2CO3+NO2+NO

2NaNO2+CO2煙氣脫硝濕法脫硝-（硝酸氧化-堿液吸收法）2)工藝流程

硝酸氧化-堿吸收法的工藝流程如下圖所示。從硝酸生產系統來的含NOx的尾氣用風機送入氧化塔內，與漂白后的硝酸逆向接觸。經硝酸氧化后的NOx氣體進入硝酸分離器，分離硝酸后依次進入堿吸收塔，經三串聯塔吸收后放空。作為氧化劑的硝酸用硝酸泵從硝酸循環槽打至硝酸計量槽，然后定量地打入漂白塔，在漂白塔內用壓縮空氣漂白的硝酸進入氧化塔，氧化NOx后又進入硝酸循環槽，空氣自漂白塔上部排空。煙氣脫硝濕法脫硝-（硝酸氧化-堿液吸收法）

圖2煙氣脫硝濕法脫硝-（硝酸氧化-堿液吸收法）3)影響因素①硝酸濃度硝酸濃度是影響NO氧化效率的主要因素。硝酸濃度越高，氧化效率也越高，一般控制硝酸濃度大于40%。②硝酸中N2O4的含量N2O4的含量升高時，NO的氧化效率就下降，通常將N2O4的含量控制在小于0.2g/L。③NOx的初始氧化度隨著NOx初始氧化度的增大，NO的氧化率就下降。④NOx的初始濃度NO的氧化效率隨著NOx初始濃度的升高而降低。⑤氧化溫度因硝酸NO的反應為吸熱反應，提高溫度有利氧化反應的進行，但溫度超過40℃之后，NO的氧化率又有所下降。⑥空塔速度氧化塔內空塔速度增大，縮短了氣液接觸時間，是氧化反應不完全，NO氧化率下降。煙氣脫硝干法脫硝催化還原法利用不同的還原劑，在一定溫度和催化劑的作用下將NOx還原為無害的氮氣和水，通稱為催化還原法。凈化過程中，可依還原劑是否與氣體中氧氣發生反應分為非選擇性催化還原和選擇性催化還原兩類。還原劑：氨氣催化劑：鉑、鈀貴金屬；錳、鎳等金屬氧化物反應原理：在催化劑作用下，氨氣和氮氧化物發生反應，將之還原成為氮氣。還原反應：

潛在的氧化反應：干法脫硝-選擇性催化還原法（SCR）NOx還原煙氣脫硝煙氣脫硝選擇性催化還原法（SCR）圖3

SCR法脫硝工藝影響因素

(a)反應溫度銅鉻催化劑在350℃以下；鉑催化劑的反應溫

度以225～255℃為宜。

(b)空間速度空間速度是關鍵參數。燃煤電廠中，空間速度

一般取為1000～3000h-1。

(c)還原劑用量常用NH3/NOX的摩爾比來衡量。該值1～1.4

之間為好。NH3量太大，會產生氨泄漏。目前，NH3泄漏

量控制在5mg/m3以下。

(d)尾氣中其他成分影響粉塵、SO2、玻璃熔爐和水泥窖排

出的堿性氣體，都可使催化劑中毒，應做前處理。

(e)催化劑不同的催化劑有不同的活性，因而反應溫度和凈

化效率也不同。選擇性催化還原法（SCR）煙氣脫硝2.非選擇性催化還原法（NSCR）尿素或氨基化合物作為還原劑，較高反應溫度化學反應900-1100℃干法脫硝-非選擇性催化還原法（NSCR）煙氣脫硝商業化的NSCR系統的還原劑應用率只有20-60%，使得還原劑的使用量比SCR多的多。（一般為SCR的3-4倍）工業運行的數據表明，NSCR工藝的NO還原率低，通常在30-60%的范圍。小容量的鍋爐的脫硝率可達60%以上，容量大的僅有30%的脫硝率。NSCR系統便于安裝（八周）。非選擇性催化還原法（NSCR）煙氣脫硝兩者技術的區別非選擇性催化還原法：選擇性催化還原法：NOXO2H2COCH4催化劑N2

H2OC02NOXNH3催化劑N2

氣態污染物凈化

氮氧化物凈化煙氣濕法脫硝學習要求充分理解氮氧化物的來源了解氮氧化物的危害掌握煙氣脫硝了解煙氣脫硝工程案例本次課學習內容煙氣脫硝煙氣脫硝

煙氣脫硝技術按治理工藝可分為濕法脫硝和干法脫硝。濕法脫硝包括：酸吸收法、堿吸收法、氧化吸收法、絡鹽吸收法等；干法脫硝包括：選擇性催化還原法、非選擇性催化還原法、吸附法、等離子體活化法等。此外，近十幾年來國內外一些科研人員還開發了用微生物來處理含NOX廢氣，成為研究的熱點。煙氣脫硝各種低燃燒技術是降低燃煤鍋爐排放值最主要也是較經濟的技術，但一般只降低排放50%左右。據環保法對排放的要求，應低于40%方可，故應考慮燃燒后的煙氣脫硝處理技術。

脫硝技術的難點處理煙氣體積大NOx濃度相當低（只有SO2

的1/3-1/5）NOx的總量相對較大煙氣脫硝濕法脫硝干法脫硝微生物脫硝煙氣脫硝濕法脫硝

液相吸收法煙氣脫氮工藝常用的吸收劑主要有水、堿溶液、稀硝酸、濃硫酸等。按吸收劑的種類可分為水吸收法、酸吸收法、堿吸收法、氧化-吸收法、吸收-還原法等。工業上應用較多的是堿吸收法和氧化-吸收法。水吸收法why?常作為硝酸工廠多級廢氣脫硝的最后一道工序。酸吸收法Why?稀硝酸吸收法為何優于水吸收法？堿液吸收法此法在工業上常用的吸收劑有哪些？何為氧化度？吸收效率較好時對應的氧化度數值范圍是多少？堿-亞硫酸銨吸收法硝酸氧化-堿液吸收法煙氣脫硝技術煙氣脫硝濕法脫硝-水吸收法水吸收NOx時，水與NO2反應生成硝酸（HNO3）和亞硝酸（HNO2）。生成的HNO2很不穩定，快速分解后會放出部分NO。常壓時NO在水中的溶解度非常低，0℃時為7.34mL/100g水，沸騰時完全逸出，它也不與水發生反應。因此常壓下該法效率很低，不適用于NO占總NOx95％的燃燒廢氣脫硝。煙氣脫硝濕法脫硝-酸吸收法普遍采用的是稀硝酸吸收法。由于NO在12％以上硝酸中的溶解度比在水中大100倍以上，故可用硝酸吸收NOx廢氣。硝酸吸收NOx以物理吸收為主，最適用于硝酸尾氣處理，因為可將吸收的NOx返回原有硝酸吸收塔回收為硝酸。煙氣脫硝濕法脫硝-酸吸收法影響吸收效率的主要因素有：①溫度。溫度降低，吸收效率急劇增大。溫度從38℃降至20℃，吸收率由20％升至80％；②壓力。吸收率隨壓力升高而增大。吸收壓力從0.11MPa升至0.29MPa時，吸收率由4.3％升至77.5％；③硝酸濃度。吸收率隨硝酸濃度增大呈現先增加后降低的變化，即有一個最佳吸收的硝酸濃度范圍。當溫度為20℃～24℃時，吸收效率較高的硝酸濃度范圍為15％～30％。此法具有工藝流程簡單，操作穩定，可以回收NOx為硝酸，但氣液比較小，酸循環量較大，能耗較高。由于我國硝酸生產吸收系統本身壓力低，至今未用于硝酸尾氣處理。煙氣脫硝濕法脫硝-堿液吸收1）凈化原理用堿溶液（NaOH、Na2CO3、NH3·H2O等）與NO和NO2反應，生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，主要反應方程如下：2NaOH+2NO2

NaNO2+NaNO3+H2O2NaOH+NO+NO2

2NaNO2+H2ONa2CO3+2NO2

NaNO3+NaNO2+CO2Na2CO3+NO+NO2

2NaNO2+CO22NH3+2NO2+H2O

NH4NO3+NH4NO2§4煙氣脫硝技術濕法脫硝-堿液吸收2）影響吸收的因素①廢氣中的氧化度NO2和NOX的體積比稱為氧化度，當氧化度為50%~60%時，吸收速率最大，吸收效率最高。控制廢氣中氧化度的方法有三種：一是對廢氣中的NO進行氧化；二是采用高濃度的NO2氣體進行調節；三是用稀硝酸吸收尾氣中的部分NO。②吸收設備和操作條件一般來說，增大噴淋密度，有利于吸收反應；選擇適當的空塔速度可以適當提高吸收效率，最好是通過改進吸收設備來提高效率。如采用特殊分散板吸收塔，控制尾氣在塔內流速0.05~0.5m/s,液氣比0.2~15L/m3,吸收效率可達90%。氣態污染物凈化

氮氧化物凈化煙氣脫硝工程案例學習要求充分理解氮氧化物的來源了解氮氧化物的危害掌握煙氣脫硝了解煙氣脫硝工程案例本次課學習內容煙氣脫硝(微生物脫硝）煙氣脫硝案例目前國內取得SCR煙氣脫硝業績的公司有10家左右。在煙氣脫硫產業的基礎上，我國煙氣脫硝產業也逐步發展起來，脫硫工程的工藝技術、設計、設備成套、施工、調試等方面的經驗都為脫硝產業發展打下了良好基礎。國內大型環保公司(脫硫公司)、三大鍋爐廠先后引進了多個國外公司成熟的脫硝技術，已經具備了大型火電廠脫硝系統的設計、建造、調試及運行能力。脫硝系統絕大部分設備已經能夠國產化，只有部分儀器儀表、關鍵閥門等需要采用進口設備。SCR技術的核心為催化劑，2008年前主要依賴進口，目前已有多家催化劑生產廠投產。煙氣脫硝技術在我國的發展情況

微生物脫硝采用微生物凈化含NOX廢氣的思路是建立在用微生物凈化有機廢氣以及利用微生物進行廢水反硝化脫氮獲得成功的基礎上，它的凈化機理是：適宜的脫氮菌在