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项目五 气态污染物净化学习任务二 氮氧化物净化氮氧化物来源及危害学习要求充分理解氮氧化物的来源了解氮氧化物的危害掌握烟气脱硝了解烟气脱硝工程案例本次课学习内容氮氧化物的来源氮氧化物的危害氮氧化物的来源1952年，洛杉矶上空笼罩在浅蓝色的烟雾之中，400多名老人因此丧失了生命。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。美国光化学烟雾对农业和林业的危害曾波及27个州。 据测算，每燃烧一吨煤，就要产生5－30kg氮氧化物。可我国能源结构中有70%－80％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之一。资料小百科氮氧化物1.天然源（固氮菌、雷电等自然过程）2.人为源（人类活动）（城市：大多来自于燃料燃烧，现代火力发电厂是最大的固定源，机动车辆是主要的移动源，还有工业窑炉、垃圾焚烧等）燃料燃烧占90％95％以NO形式，其余主要为NO2氮氧化物的来源NOx包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在造成大气污染的主要是NO和NO2NOx的性质N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭氧层破坏。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。氮氧化物的性质在高温燃烧条件下，NOx主要以NO的形式存在，最初排放的NOx中NO约占95%。NO在大气中极易与空气中的氧发生反应，生成NO2，故大气中NOx普遍以NO2的形式存在。空气中的NO和NO2通过光化学反应，相互转化而达到平衡。在温度较大或有云雾存在时，NO2进一步与水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸(HNO2）。在有催化剂存在时，如加上合适的气象条件，N02转变成硝酸的速度加快。特别是当NO2与SO2同时存在时，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。氮氧化物的性质氮氧化物产生机理一般分为如下三种：燃料型NOx(主要的产生方式）燃料中的固定氮生成的NOx热力型NOx高温下N2与O2反应生成的NOx瞬时NOx低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO氮氧化物的性质NOx的形成图1三种NO形成机理在煤燃烧过程中对氮氧化物排放总量的贡献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NOx，它在煤粉燃烧NOx产物中占60－80％。形成过程：含有氮的有机化合物N，CN，HCN和等中间产物基团NOx热裂解氧化燃料型NOx的形成如上所述，NOx的生成和破坏规律十分复杂，而影响NOx转化率的因素又很多，所以对燃料型NOx的转化率进行理论计算非常困难；目前已建立数百个与NOx生成规律及其破坏有关的化学反应在内的数学模型。燃料型NOx的形成表1不同浓度的NO2对人体健康的影响氮氧化物的危害表2一些大城市对空气中NO含量的测定氮氧化物的危害氮氧化物的危害对人体的危害对生态的危害（掌握两个小常识）1.NO2的毒性比NO强几倍？2.NO2作为一个主要的影响因素会造成哪些常见的大气环境污染问题？5酸雨温室效应光化学烟雾等氮氧化物的危害项目五 气态污染物净化学习任务二 氮氧化物净化烟气湿法脱硝学习要求充分理解氮氧化物的来源了解氮氧化物的危害掌握烟气脱硝了解烟气脱硝工程案例本次课学习内容烟气脱硝烟气脱硝烟气脱硝技术按治理工艺可分为湿法脱硝和干法脱硝。湿法脱硝包括：酸吸收法、碱吸收法、氧化吸收法、络盐吸收法等；干法脱硝包括：选择性催化还原法、非选择性催化还原法、吸附法、等离子体活化法等。此外，近十几年来国内外一些科研人员还开发了用微生物来处理含NOX废气，成为研究的热点。烟气脱硝各种低燃烧技术是降低燃煤锅炉排放值最主要也是较经济的技术，但一般只降低排放50%左右。据环保法对排放的要求，应低于40%方可，故应考虑燃烧后的烟气脱硝处理技术。脱硝技术的难点处理烟气体积大NOx浓度相当低 （只有SO2的1/3-1/5）NOx的总量相对较大烟气脱硝湿法脱硝干法脱硝微生物脱硝烟气脱硝湿法脱硝液相吸收法烟气脱氮工艺常用的吸收剂主要有水、碱溶液、稀硝酸、浓硫酸等。按吸收剂的种类可分为水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化-吸收法、吸收-还原法等。工业上应用较多的是碱吸收法和氧化-吸收法。水吸收法why 常作为硝酸工厂多级废气脱硝的最后一道工序。酸吸收法Why 稀硝酸吸收法为何优于水吸收法？碱液吸收法此法在工业上常用的吸收剂有哪些？何为氧化度？吸收效率较好时对应的氧化度数值范围是多少？碱-亚硫酸铵吸收法硝酸氧化-碱液吸收法烟气脱硝技术烟气脱硝湿法脱硝-水吸收法水吸收NOx时，水与NO2反应生成硝酸（HNO3）和亚硝酸（HNO2）。生成的HNO2很不稳定，快速分解后会放出部分NO。常压时NO在水中的溶解度非常低，0℃时为7.34mL/100g水，沸腾时完全逸出，它也不与水发生反应。因此常压下该法效率很低，不适用于NO占总NOx 95％的燃烧废气脱硝。烟气脱硝湿法脱硝-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废气。硝酸吸收NOx以物理吸收为主，最适用于硝酸尾气处理，因为可将吸收的NOx返回原有硝酸吸收塔回收为硝酸。烟气脱硝湿法脱硝-酸吸收法影响吸收效率的主要因素有：①温度。温度降低，吸收效率急剧增大。温度从38℃降至20℃，吸收率由20％升至80％；②压力。吸收率随压力升高而增大。吸收压力从0.11MPa升至0.29MPa时，吸收率由4.3％升至77.5％；③硝酸浓度。吸收率随硝酸浓度增大呈现先增加后降低的变化，即有一个最佳吸收的硝酸浓度范围。当温度为20℃～24℃时，吸收效率较高的硝酸浓度范围为15％～30％。此法具有工艺流程简单，操作稳定，可以回收NOx为硝酸，但气液比较小，酸循环量较大，能耗较高。由于我国硝酸生产吸收系统本身压力低，至今未用于硝酸尾气处理。烟气脱硝湿法脱硝-碱液吸收1）净化原理用碱溶液（NaOH、Na2CO3、NH3·H2O等）与NO和NO2反应，生成硝酸盐和亚硝酸盐，主要反应方程如下：2NaOH+2NO2NaNO2+NaNO3+H2O2NaOH+NO+NO22NaNO2+H2ONa2CO3+2NO2NaNO3+NaNO2+CO2Na2CO3+NO+NO22NaNO2+CO22NH3+2NO2+H2ONH4NO3+NH4NO2§4烟气脱硝技术湿法脱硝-碱液吸收2）影响吸收的因素① 废气中的氧化度NO2和NOX的体积比称为氧化度，当氧化度为50%~60%时，吸收速率最大，吸收效率最高。控制废气中氧化度的方法有三种：一是对废气中的NO进行氧化；二是采用高浓度的NO2气体进行调节；三是用稀硝酸吸收尾气中的部分NO。② 吸收设备和操作条件 一般来说，增大喷淋密度，有利于吸收反应；选择适当的空塔速度可以适当提高吸收效率，最好是通过改进吸收设备来提高效率。如采用特殊分散板吸收塔，控制尾气在塔内流速0.05~0.5m/s,液气比0.2~15L/m3,吸收效率可达90%。项目五 气态污染物净化学习任务二 氮氧化物净化烟气脱硝工程案例学习要求充分理解氮氧化物的来源了解氮氧化物的危害掌握烟气脱硝了解烟气脱硝工程案例本次课学习内容烟气脱硝(微生物脱硝）烟气脱硝案例目前国内取得SCR烟气脱硝业绩的公司有10家左右。在烟气脱硫产业的基础上，我国烟气脱硝产业也逐步发展起来，脱硫工程的工艺技术、设计、设备成套、施工、调试等方面的经验都为脱硝产业发展打下了良好基础。国内大型环保公司(脱硫公司)、三大锅炉厂先后引进了多个国外公司成熟的脱硝技术，已经具备了大型火电厂脱硝系统的设计、建造、调试及运行能力。脱硝系统绝大部分设备已经能够国产化，只有部分仪器仪表、关键阀门等需要采用进口设备。SCR技术的核心为催化剂，2008年前主要依赖进口，目前已有多家催化剂生产厂投产。烟气脱硝技术在我国的发展情况微生物脱硝采用微生物净化含NOX废气的思路是建立在用微生物净化有机废气以及利用微生物进行废水反硝化脱氮获得成功的基础上，它的净化机理是：适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下，利用NOX作为氮源，将NOX还原为最基本无害的氮气，而脱氮菌本身获得生长繁殖。其中NO2先溶于水中形成NO3-及NO2-，然后被微生物还原为氮气，烟气中的NO则直接被吸附在微生物表面还原为氮气。烟气脱硝微生物脱硝用微生物进行废气脱硝是近年来国际上开始的基础性研究工作，该法能有效地脱除废气中的NOX，具有工艺简单、能耗和处理费用低、效率高、无二次污染等优点。但要实现工业应用还存在一些问题：（1）微生物的生长速度相对较慢，要处理大流量的烟气，还需对菌种作进一步的筛选；（2）微生物的生长需适宜的环境；（3）微生物的生长会造成塔内填料的堵塞。烟气脱硝总结：烟气脱硝的主要方法(1)吸收法（碱溶液，稀硝酸为吸收剂，化工生产中占重要位置）(2)吸附法适用于排气量不大、间歇排放的硝酸生产厂，用吸附法回收硝酸。主要方法有：分子筛吸附法、活性炭吸附法等。(3)催化还原法利用不同的还原剂，在一定温度和催化剂的作用下将NOx还原为无害氮气和水，通称为催化还原法脱除NOx。非选择性催化还原法（NSCR）选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝以某几个典型烟气脱硝工程为例，完成如下学习型工作任务：1、项目概况2、烟气特点3、处理要求4、主要工艺流程及技术参数5、主要设备选型及日常运行、维护、管理方法烟气脱硝工程案例

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