沈阳农业大学土地与环境学院大气污染控制工程课件--第八章.pptx
《沈阳农业大学土地与环境学院大气污染控制工程课件--第八章.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《沈阳农业大学土地与环境学院大气污染控制工程课件--第八章.pptx(50页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、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b氮氧化物(氮氧化物(NOx),普通人并不熟悉的名字,它,就是),普通人并不熟悉的名字,它,就是上述光化学烟雾的罪魁祸首,它还会造成大气层中臭氧上述光化学烟雾的罪魁祸首,它还会造成大气层中臭氧含量减少、引发硝酸雨,致使人们感染气喘病、肺水肿、含量减少、引发硝酸雨,致使人们感染气喘病、肺水肿、鼻炎、头痛等疾病。鼻炎、头痛等疾病。b据测算,每燃烧一吨煤,就要产生据测算,每燃烧一吨煤,就要产生530kg氮氧化物。氮氧化物。可我国能源结构中有可我国能源结构中有70%80由煤的燃烧来提供。煤由煤的燃烧来提供。煤炭高温燃烧成为我国排放氮氧化物的主要来源
2、之一。炭高温燃烧成为我国排放氮氧化物的主要来源之一。b据计算,各种燃料燃烧产生的氮氧化物量为:据计算,各种燃料燃烧产生的氮氧化物量为:1吨天然气吨天然气:6.35公斤公斤1吨石油吨石油:9.1-12.3公斤公斤1吨煤吨煤:8-9公斤公斤bbNOxNOx包括包括包括包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在bbNOxNOx的性质的性质的性质的性质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,酸沉降一、氮氧化物的性质及来源一、氮氧化物的性
3、质及来源一、氮氧化物的性质及来源一、氮氧化物的性质及来源bNOx的来源的来源固氮菌、雷电等自然过程(5108t/a)人类活动(5107t/a)燃料燃烧占燃料燃烧占 9090 9595以以NONO形式,其余主要为形式,其余主要为NONO2 2二、不同浓度的二、不同浓度的二、不同浓度的二、不同浓度的NONO2 2对人体健康的影响对人体健康的影响对人体健康的影响对人体健康的影响第二节第二节 燃烧过程燃烧过程NOx的形成机理的形成机理bb在氮氧化物中,在氮氧化物中,在氮氧化物中,在氮氧化物中,NONO占有占有占有占有90%90%以上,二氧化氮占以上,二氧化氮占以上,二氧化氮占以上,二氧化氮占5%-10
4、%5%-10%,产生机理一般分为如下三种:,产生机理一般分为如下三种:,产生机理一般分为如下三种:,产生机理一般分为如下三种:热力型热力型NOx 由大气中的氮生成,由大气中的氮生成,由大气中的氮生成,由大气中的氮生成,N N2 2与与与与OO2 2发生化学反应生成的发生化学反应生成的发生化学反应生成的发生化学反应生成的NOxNOx,这种这种这种这种NOxNOxNOxNOx只在高温下形成只在高温下形成只在高温下形成只在高温下形成燃料型燃料型NOx 由燃料中的固定氮生成的由燃料中的固定氮生成的由燃料中的固定氮生成的由燃料中的固定氮生成的NOxNOx瞬时瞬时NOx 低温火焰中由于含碳自由基的存在生成
5、的低温火焰中由于含碳自由基的存在生成的低温火焰中由于含碳自由基的存在生成的低温火焰中由于含碳自由基的存在生成的NOxNOx 一、热力型一、热力型NOx的形成的形成产生产生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 当温度当温度1000K,将会形成可观的,将会形成可观的NO。(一)(一)(一)(一)热力型热力型热力型热力型NOxNOxNOxNOx的生成浓度与温度的关系的生成浓度与温度的关系的生成浓度与温度的关系的生成浓度与温度的关系OO2 2
6、和和和和N N2 2生成生成生成生成NONO的平衡常数的平衡常数的平衡常数的平衡常数N N2 2O O2 22NO2NOT/KT/KKpKpKp=(pNO)Kp=(pNO)2 2/(P/(PO2O2)(P)(PN2N2)3003001010-30-30100010007.5107.510-9-9120012002.8102.810-7-7150015001.1101.110-5-5200020004.0104.010-4-4250025003.5103.510-3-3(二)(二)NO与与NO2之间的转化之间的转化NO+0.5ONO+0.5O2 2=NO=NO2 2T/KT/KKpKpKp=(p
7、NOKp=(pNO2 2)/(pNO)(pO)/(pNO)(pO2 2)0.50.530030010106 65005001.2101.2102 2100010001.1101.110-1-1150015001.1101.110-2-2200020003.5103.510-3-3可见,可见,可见,可见,KpKp随温度升高而减小,因此低温有利于随温度升高而减小,因此低温有利于随温度升高而减小,因此低温有利于随温度升高而减小,因此低温有利于NONO2 2形成。形成。形成。形成。在高温在高温在高温在高温NONO2 2分解为分解为分解为分解为NONO,温度,温度,温度,温度1000K1000K时,时,
8、时,时,NONO2 2生成量比生成量比生成量比生成量比NONO低得多。低得多。低得多。低得多。这些热力学数据说明:这些热力学数据说明:在室温条件下,几乎没有在室温条件下,几乎没有NONO和和NONO2 2生成,并且所生成,并且所有有NONO转化为转化为NONO2 2;在在800K800K左右,左右,NONO和和NONO2 2生成量仍然微不足道,生成量仍然微不足道,但但NONO得生成量已经超过得生成量已经超过NONO2 2;在常规得燃烧温度在常规得燃烧温度(1500K)(1500K),有可观量得,有可观量得NONO生生成,然而成,然而NONO2 2得量仍然是微不足道。得量仍然是微不足道。(三)烟
9、气冷却对(三)烟气冷却对(三)烟气冷却对(三)烟气冷却对NONO和和和和NONO2 2平衡得影响平衡得影响平衡得影响平衡得影响b烟气冷却过程烟气冷却过程中,根据热力学计算,中,根据热力学计算,NOx应主要以应主要以NO2的形式存在,但实际大部分燃烧过程排出的尾的形式存在,但实际大部分燃烧过程排出的尾气中大约气中大约90%95%的的NOx仍然以仍然以NO形式存在,并形式存在,并排放到大气环境中,主要原因在于动力学控制排放到大气环境中,主要原因在于动力学控制b在低温下将氧化为在低温下将氧化为NO2,而不是分解为,而不是分解为N2和和O2,因,因为分解反应具有较高反应的活化能。为分解反应具有较高反应
10、的活化能。二、瞬时二、瞬时二、瞬时二、瞬时NOxNOx的形成的形成的形成的形成bb快速型快速型快速型快速型NONO是是是是19711971年年年年FenimoreFenimore通过实验发现的。碳氢化合物燃通过实验发现的。碳氢化合物燃通过实验发现的。碳氢化合物燃通过实验发现的。碳氢化合物燃料燃烧料燃烧料燃烧料燃烧,在在在在燃料过浓燃料过浓燃料过浓燃料过浓时,在反应区附近会快速生成时,在反应区附近会快速生成时,在反应区附近会快速生成时,在反应区附近会快速生成NONO。bb由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的由于燃
11、料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CHCH自由基自由基自由基自由基可以可以可以可以和空气中氮气反应生成和空气中氮气反应生成和空气中氮气反应生成和空气中氮气反应生成HCNHCN和和和和N N,再,再,再,再进一步与氧气作用进一步与氧气作用进一步与氧气作用进一步与氧气作用以极以极以极以极快的速度生成,其形成时间只需要快的速度生成,其形成时间只需要快的速度生成,其形成时间只需要快的速度生成,其形成时间只需要60ms60ms,所生成的与炉膛压,所生成的与炉膛压,所生成的与炉膛压,所生成的与炉膛压力力力力0.50.5次方成正比,与温度的关系不大。次方成正比,与温度的关系不大。次方成正比,与温度的关系不大
12、。次方成正比,与温度的关系不大。bb上述两种氮氧化物都不占上述两种氮氧化物都不占上述两种氮氧化物都不占上述两种氮氧化物都不占NOxNOx的主要部分,不是主要来源。的主要部分,不是主要来源。的主要部分,不是主要来源。的主要部分,不是主要来源。b碳氢化合物燃烧时,分解成碳氢化合物燃烧时,分解成CH、CH2和和C2等含碳基等含碳基团,与团,与N2发生如下反应发生如下反应b 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,与上述产物反应三、燃料型三、燃料型三、燃料型三、燃料型NOxNOxbb近来研究表明,燃用含氮燃料的燃烧系统也会排出大近来研究表明,燃用含氮燃料的燃烧系统也会排出大近来研
13、究表明,燃用含氮燃料的燃烧系统也会排出大近来研究表明,燃用含氮燃料的燃烧系统也会排出大量量量量NOxNOx。bb由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。bb在生成燃料型在生成燃料型在生成燃料型在生成燃料型NOxNOx过程中,首先是含有氮的有机化合过程中,首先是含有氮的有机化合过程中,首先是含有氮的有机化合过程中,首先是含有氮的有机化合物物物物热裂解热裂解热裂解热裂解产生产生产生产生N N,CNCN,HCNHCN和等中间产物基团,然后和等中间产物基团,然后和等中间产物基团,然后和等中间产物基团,然后再
14、再再再氧化氧化氧化氧化成成成成NOxNOx 。燃烧中氮转变称为燃烧中氮转变称为燃烧中氮转变称为燃烧中氮转变称为NOxNOx被广泛接受的反应过程为:被广泛接受的反应过程为:被广泛接受的反应过程为:被广泛接受的反应过程为:因此,在火焰中燃烧氮转化为因此,在火焰中燃烧氮转化为因此,在火焰中燃烧氮转化为因此,在火焰中燃烧氮转化为NONO的比例依赖于火焰区的比例依赖于火焰区的比例依赖于火焰区的比例依赖于火焰区内内内内NO/ONO/O2 2之比。一些试验结果表明,燃烧过程中,燃料氮之比。一些试验结果表明,燃烧过程中,燃料氮之比。一些试验结果表明,燃烧过程中,燃料氮之比。一些试验结果表明,燃烧过程中,燃料氮
15、接近接近接近接近100100的转化为的转化为的转化为的转化为NOxNOx。燃料中氮分解为挥发分燃料中氮分解为挥发分燃料中氮分解为挥发分燃料中氮分解为挥发分N N和焦炭和焦炭和焦炭和焦炭N N的示意图的示意图的示意图的示意图煤煤粒粒N挥发挥发分分挥发挥发分分N焦焦炭炭焦炭焦炭NNON2N2第三节第三节 烟气脱硝技术烟气脱硝技术b选择性催化还原法选择性催化还原法SCRb选择性非催化还原法选择性非催化还原法SNCRb吸收法净化烟气中吸收法净化烟气中NOx 除通过改进燃烧技术控制除通过改进燃烧技术控制除通过改进燃烧技术控制除通过改进燃烧技术控制NOxNOx排放外,有些情况还要对冷却排放外,有些情况还要
16、对冷却排放外,有些情况还要对冷却排放外,有些情况还要对冷却后的烟气进行处理,以降低后的烟气进行处理,以降低后的烟气进行处理,以降低后的烟气进行处理,以降低NOxNOx的排放量,通常称为烟气脱硝。的排放量,通常称为烟气脱硝。的排放量,通常称为烟气脱硝。的排放量,通常称为烟气脱硝。目前已开发多项烟气脱硝技术,有些还在研究中。目前已开发多项烟气脱硝技术,有些还在研究中。目前已开发多项烟气脱硝技术,有些还在研究中。目前已开发多项烟气脱硝技术,有些还在研究中。一、选择性催化还原法一、选择性催化还原法一、选择性催化还原法一、选择性催化还原法(SCR)selective catalytic reductio
17、n基本原理基本原理SCR系统构成系统构成SCR工艺流程工艺流程催化剂催化剂影响影响SCR脱硝效果的主要因素脱硝效果的主要因素(一)基本原理:(一)基本原理:b脱硝效率在脱硝效率在6090%b压力损失和催化转化器空间气速的选择是压力损失和催化转化器空间气速的选择是SCR系统设计系统设计的关键。的关键。与氨有关的潜在氧化反应包括:与氨有关的潜在氧化反应包括:与氨有关的潜在氧化反应包括:与氨有关的潜在氧化反应包括:温度对还原效率有显著影响,提高温度能改进温度对还原效率有显著影响,提高温度能改进NOxNOx的还原,但当温度进一步提高氧化反应变得的还原,但当温度进一步提高氧化反应变得越来越快,从而导致越
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 沈阳 农业大学 土地 环境 学院 大气污染 控制工程 课件 第八
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。