燃烧过程中NOX处理技术研究

燃烧过程中NOx的治理技术研究1燃烧过程中NOX处理技术研究摘要氮氧化物作为化工行业的主要大气污染物质，如果任其排放，会造成很严重的污染，它不仅对我们生活的环境造成影响，还会间接性的影响我们的健康，最终使我们人类生存受到威胁，所以我们应对其处理进行不断的研究和完善，从而能够使我们的社会和谐稳定的发展，使我们的生活环境得到保障。本文首先考虑石家庄的大气污染特点，对石家庄的大气污染进行归类分析，然后对氮氧化物的生成机理进行分析，然后针对在燃烧过程中如何降低氮氧化物进行研究，介绍了国内外多种燃烧过程中降低氮氧化物的技术，于此同时，本论文还介绍了其他治理大气中氮氧化物的方法。关键词：氮氧化物，氮氧化物危害，降低NOx排放技术。河北化工医药职业技术学院论文2CombustionprocessNOXtreatmenttechnologyresearchAbstractNitricoxideasthemainchemicalindustryatmosphericpollutionmatter,ifalloweditsemissions,cancauseseriouspollution,itnotonlyforourlivingenvironmentimpact,willalsothroughtheindirecteffects,eventuallymakeushumanexistencethreatened,sowecopewithitstreatmentofcontinuingtheresearchandperfect,inordertomakeoursocietyharmoniousandstabledevelopment,andmakeourhealthgetensuring.Thispaperfirstconsidershijiazhuangofatmosphericpollutioncharacteristics,theatmosphericpollutionofthepollutionofshijiazhuangcategorizeanalysis,andthentonitricoxideformationmechanismanalysis,thenbasedoncombustionintheprocessofhowtoreducenitrogenoxidesarestudied,andintroducesavarietyofcombustionprocessisreducedwhenoxidetechnology,atthesametime,thispaperalsointroducestheothergovernanceatmospherenoxmethod.Keywords:nitrogenoxides,andnitrogenoxidesharm,reduceNOxemissiontechniques.燃烧过程中NOx的治理技术研究3第1章绪论1.1国际形势随着人类对可持续发展战略认识的不断深入，环境污染问题已经引起世界各国的高度重视，可持续发展和创造和谐社会已经成为国家的重要议题，化学工业如何实施减少废料、防止污染，向“绿色化工”转化已经成为当今社会关注的焦点，怎么保护环境是21世纪的重要课题之一。大气环境污染是当代具有全球性的环境污染问题，改善环境空气质量，维护人类健康是我们急需解决的时代问题。在众多大气污染中SO2、NOx等的治理对人类生活有着极其重要的现实意义。其中氮氧化物（NOx）是重点控制的污染物之一，一方面NOx在一定条件下可以和碳氢化合物一起形成光化学烟雾破坏大气环境，严重危害人类健康，恶化人类赖以生存的环境；另一方面，NOx又是形成酸雨的主要因素，目前世界各地都有大片酸雨地带，我国酸雨的发展也异常迅速，严重的酸性降雨和脆弱的生态系统使我国经济遭受严重损失。自20世纪70年代起，欧、美、日等发达国家相继对NOx的排放作了限制，并且随技术与经济的发展，限制日趋严格。在中国随着经济的快速发展，环境污染日趋严重，特别是燃煤烟气和生产、使用硝酸型工厂排放的NOx，对大气污染已成为一个不容忽视的重要问题。鉴于此，国家环保局于20世纪90年代中后期，对NOx的排放做出了限制。本论文首先考虑石家庄的大气污染特点，对石家庄的大气污染进行归类分析，然后对氮氧化物的生成机理进行分析，然后针对在燃烧过程中如何降低氮氧化物进行研究，介绍了国内外多种燃烧过程中降低氮氧化物排放的技术，于此同时，本论文还介绍了其他治理大气中氮氧化物的方法。1.2石家庄大气污染现状及原因分析1.2.1石家庄大气污染现状近年来，随着城市工业的发展，大气污染日益严重，空气质量进一步恶化。石家庄的首要污染物可吸入颗粒物（PM10）。由于它们直径很小，且夹杂着细菌，可以被人体吸入体内，河北化工医药职业技术学院论文4引起疾病。同时，由于它们很轻，不宜沉降，总是漂浮在空中，阳光照射在这些微尘上，被吸收或散射，致使天空显得灰蒙蒙的，能见度明显下降。扬尘污染也比较严重，特别是雨后就更显得直观，汽车挡风玻璃上全是泥水，就连眼镜片上也满是泥水。由于少数地区垃圾处理不善，成堆的垃圾在地面上腐烂，随风一锤，一股恶臭扑鼻而来，让人倍觉恶心。工厂排出的废水、废气，也使大气污染受到不同程度的影响，给市民的工作和生活带来严重的不便。作为“药都”，石家庄的NOx污染也相当严重，大大小小的药厂和化工厂向空气中大量排放NOx，严重影响人类的正常生活。1.2.2石家庄大气污染原因分析1）地形和气候因素是影响石家庄市大气质量的基本原因石家庄位于河北省中南部，西依太行山脉，东、南、北均为辽阔的华北大平原。而与此同时，石家庄属温带大陆性季风气候，四季分明，具有冬季寒冷少雪，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季晴朗凉爽等特征。这些特定的地理和气候因素，是石家庄的大气污染面临严峻的挑战。由于东南风的作用，石家庄上空的可吸入颗粒物和其他污染物质随风西移，当遇太行山脉的阻挡后，又转向东移，返回原地。而与此类似，当刮西北风的时候，由于太行山脉这一巨大的屏障，使西北风被拦截在山西境内，一些污染物质也无法被刮走，而只能继续停留在石家庄的上空。2）城市建设是影响石家庄大气质量的重要原因根据对主要大气污染的分类统计分析，其主要来源可概括为三大方面：①燃料燃烧②工业生产过程③交通运输等。根据统计资料，以上三方面产生的大气污染所占的比例分别为70%、20%和10%。在直接燃料的燃烧中，燃烧排放的大气污染物数量约占燃料燃烧排放总量的96%，其中燃煤排放的烟尘、SO2、NOx和CO的数量占燃料燃烧排放比例分别为99%、93%、81%和97%。各种工业生产过程中产生的大气污染排放量虽仅占大气污染总排放量的1/5左右，但由于排放点比较集中。浓度较高，所以对工矿区或局部的大气污染较为严重。机动车等流动源在交通比较繁忙的街道，如裕华路、中山路等，可能造成CO、NOx和HC的严重污染。①燃料燃烧。在石家庄，天然气在居民的生活中还没有普及，煤仍然是人们的首选燃料。而在燃煤市场上，高硫煤仍占主导地位。由于经济条件的限制，人们不可能放弃廉价的高硫燃烧过程中NOx的治理技术研究5煤而去购买环保型的低硫煤。这就造成SO2的大量排放。同时，由于石家庄地处华北，冬季寒冷，需要供暖，而一些单位为了省钱，实行自给自足的供暖制度，这就增加了煤的燃烧量，使大气背上了沉重的包袱。②工业生产过程。近些年来，石家庄纺织工业发展迅速，是我国棉纺织工业基地之一，化学工业也是重点发展部门，有规模较大的华北制药厂和石家庄化肥厂，煤炭工业亦占有重要地位。这些性质的工矿企业即使石家庄的重点发展部门，也是污染最为严重的企业。而且这些工矿企业大多数集中在市区，如具有相当规模的华北制药厂和石家庄化肥厂等。此外，还有一些粉末冶金厂、印染厂也是石家庄大气污染的主力军。③交通运输。近些年来，石家庄经济发展迅速，交通运输也随之发展。特别是近年来，私人轿车的数量急遽增多。但是，交通运输的发展带来了严重的环境问题。汽车的尾气中含有大量的CO,对人体的危害极大，特别是一些柴油大货车和冒烟车辆，排放的尾气中夹杂着大量的可吸入颗粒物，是导致疾病的重要因素。河北化工医药职业技术学院论文6第2章NOx的介绍2.1NOx的分类NOx是氮氧化物（nitrogenoxides）的简称，包括多种化合物，如一氧化二氮（N2O）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮（N2O4）和五氧化二氮（N2O5）等。除二氧化氮以外，其他氮氧化物极不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又变成二氧化氮。所以通常提到NOx主要指一氧化氮和二氧化氮。NOx都具有不同程度的毒性。2.1.1一氧化二氮一氧化二氮，N2O,分子量44.01，是无色有甜味的气体。液体的一氧化二氮无色、透明。易流动，固态则为无色针形结晶。在标准状态下，一氧化二氮的密度1.450kg/m3，临界温度为36.5℃，临界压力为7.17MPa，沸点为-90.7℃，冰点为-102.73℃.一氧化二氮能溶于水，但是不能与水反应，能助燃，是一种氧化剂，有麻醉作用，有“笑气”之称，当超过560℃时，能迅速分解为氮和氨。2.1.2一氧化氮一氧化氮，NO，分子量30.01，是无色气体，易与氧化合，但温度高于670℃时则不能，在常温下与氧混合能生成棕黄色的二氧化氮气体。一氧化氮与二氧化氮在常温下相遇，即生成三氧化二氮。在标准状态下，一氧化氮气体密度为1.340kg/m3，在常压下当温度低于-151.4℃时，即冷凝成无色液体，临界温度为-94℃，临界压力为6.47MPa，沸点为-151.2℃冰点为-161℃，当温度为-156℃，液体密度为1.277kg/L。2.1.3二氧化氮二氧化氮，NO2，分子量46.01，红棕色气体，有毒有刺激性气味，其特点是在气相状态下有叠合作用，生成四氧化二氮，并为可逆反应，降低温度，提高压力，反应向四氧化氮方向进行。燃烧过程中NOx的治理技术研究7二氧化氮与四氧化氮总是呈平衡状态，其平衡浓度依温度而定。二氧化氮在温度高于600℃时，能分解为一氧化氮和氧气，二氧化氮与水反应，生成硝酸和一氧化氮。2.1.4三氧化二氮三氧化二氮，N2O3，分子量76.01，是红棕色有毒气体。它在常温下不稳定，当温度为3.5℃时，即冷凝为蓝色的液体，并迅速分解为一氧化氮和二氧化氮。当温度为-27℃时，三氧化二氮为深蓝色液体，温度达-103℃时，变为蓝色结晶。三氧化二氮的临界温度为-125℃，当温度为-195℃时固体密度为1782.0kg/m3，-20℃时液体的密度为1476.0kg/m3。2.1.5四氧化二氮四氧化二氮，N2O4，分子量92.01，它是由NO2叠合而成，气态、固态和纯液态为无色。随着温度的升高，二氧化氮增多，颜色变深，从褐色到赤红色，在大气压力下将其冷却到21.15℃时，即冷凝成密黄色液体，达到10℃时变成淡黄色，再冷却到-11.2℃时，则变成无色晶体。液态四氧化二氮的密度（-10℃）为1512.4kg/m3，而固态在-79℃时为1896.0kg/m3，临界温度为158℃，临界压力为10MPa。2.1.6五氧化二氮五氧化二氮，N2O5,，分子量108.0，它是无色晶体，是一种不稳定的化合物，结晶仅在0℃以下才稳定，是强氧化剂。2.2NOx的危害NOx的危害主要包括以下几点：（1）对人体的致毒作用NO和NO2都是有毒物质，对人类和生物均有危害。NO和血红蛋白的亲和力比CO与血红蛋白的亲和力大几百倍，对生命构成巨大威胁，如果动物与高浓度的NO相接触，可出现中枢神经病变，NO2的毒性更大，约为NO的4～5倍，它对呼吸器官有强烈的刺激作用及腐蚀作用，能迅速破坏肺细胞，引起气管炎、肺炎、肺气肿、甚至肺癌，而且对心脏和肾脏以及造血组织等也有影响。河北化工医药职业技术学院论文8（2）对植物的损害作用氮氧化物对植物有较大的危害，具有关资料介绍，体积百分比浓度为2.5×10-6氮氧化物7小时就会使豆类、西红柿等作物叶子