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煤燃烧过程中的NOx污染排放与控制煤燃烧过程中的NOx污染排放课件作者：杨成功，武崇辉指导老师：杨天华1煤燃烧过程中的NOx污染排放1.关于NOx的介绍2.NOx对环境的影响3.煤燃烧过程中NOx的生成原理21.关于关于NOx的介绍氮氧化物指的是只由氮、氧两种元素组成的化合物。常见的氮氧化物：一氧化氮(NO)二氧化氮(NO2)一氧化二氮(N2O)叠氮化亚硝酰(N4O)三氧化氮自由基(NO3)三氧化二氮(N2O3)四氧化二氮(N2O4)五氧化二氮(N2O5)三硝基胺(N(NO2)3)其中除五氧化二氮常态下呈固体外，其他氮氧化物常态下都呈气态。作为空气污染物的氮氧化物（NOx）常指NO和NO23氮氧化物都为非可燃物，不过都可以助燃。因此一氧化二氮、二氧化氮和五氧化二氮等遇高温或可燃性物质能引起爆炸。此外许多氮氧化物有毒，且多为神经毒气。氮氧化物中有许多酸酐，遇水可生成硝酸、亚硝酸等酸类。一氧化氮尚可与血红蛋白结合引起高铁血红蛋白血症4一氧化氮二氧化氮五氧化二氮5煤燃烧过程中的氮氧化物煤燃烧过程中产生的氮氧化物主要是一氧化氮（NO，占90%以上）和二氧化氮（NO2，占5~10%）。此外，还有少量的氧化二氮（N2O，只占1%左右）产生。和SO2的生成机理不同，在煤燃烧过程中氮氧化物的生成量和排放量与煤燃烧方式，特别是燃烧温度和过量空气系数等燃烧条件关系密切62.NOx对环境的影响•NOx对人类健康的影响•NOx导致酸雨的形成•NOx导致光化学烟雾的形成•N2O导致臭氧层的破坏7NOx对人类健康的影响•一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物是常见的大气污染物，能刺激呼吸器官，引起急性毒作用和慢性毒作用，影响和危害人体健康。•危害和机理氮氧化物中二氧化氮的毒性比一氧化氮高4～5倍。氮氧化物主要是对呼吸器官有刺激作用。氮氧化物较难溶于水，因而能侵入呼吸道深部细支气管和肺泡，并缓慢地溶于肺泡表面的水分中，形成亚硝酸、硝酸，对肺组织产生强烈的刺激和腐蚀作用，引起肺水肿。亚硝酸盐进入血液后，与血红蛋白结合生成高铁血红蛋白，引起组织缺氧。在一般情况下，污染物以二氧化氮为主时，对肺的损害比较明显；污染物以一氧化氮为主时，高铁血红蛋白症和对中枢神经损害比较明显。8肺水肿9NOx导致酸雨的形成氮的氧化物溶于水形成酸：a.NO→HNO3总的化学反应方程式：4NO+2H2O+3O2＝4HNO3b.NO2→HNO3总的化学反应方程式：4NO2+2H2O+O2→4HNO310NOx导致光化学烟雾的形成洛杉矶烟雾事件11光化学烟雾简介和氮氧化物（NOx）等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（O3）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的淡蓝色烟雾污染现象叫做光化学烟雾。12人类历史上的光化学烟雾主要事例1930年比利时马斯河谷烟雾事件由于二氧化硫的粉尘，一周内近60人死亡，千人呼吸系统致病。1943年洛杉矶光化学烟雾事件由于大量汽车尾气在紫外线照射下产生光化学烟雾，大量居民出现眼睛红肿、流泪等症状。1948年美国多诺拉烟雾事件发生于美国宾夕法尼亚州多诺拉镇，由于大气严重污染，有5900多人患病，17人死亡。1952年伦敦烟雾事件由于烟尘和二氧化硫在浓雾中积聚不散，先后死亡1万多人。1970年美国加利福尼亚州发生光化学烟雾事件农作物损失达2500多万美元。1971年日本东京发生了较严重的光化学烟雾事件使一些学生中毒昏倒。与此同时，日本的其他城市也有类似的事件发生。此后，日本一些大城市连续不断出现光化学烟雾。1997年夏季智利首都圣地亚哥也发生光化学烟雾事件由于光化学烟雾的作用，迫使政府对该市实行紧急状态：学校停课、工厂停工、影院歇业，孩子、孕妇和老人被劝告不要外出，使智利首都圣地亚哥处于“半瘫痪状态”。13主要危害损害动物的健康影响植物生长影响材料质量降低大气能见度其他14影响人和动物健康人和动物受到主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。1516影响植物生长臭氧影响植物细胞的渗透性，可导致高产作物的高产性能消失，甚至使植物丧失遗传能力。植物受到臭氧的损害，开始时表皮褪色，呈蜡质状，经过一段时间后色素发生变化，叶片上出现红褐色斑点。PAN使叶子背面呈银灰色或古铜色，影响植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗力。17影响材料质量光化学烟雾会促成酸雨形成，造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，建筑物和机器受腐蚀，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等18降低大气的能见度光化学烟雾的重要特征之一是使大气的能见度降低，视程缩短。19其他危害光化学烟雾会加速橡胶制品的老化和龟裂，腐蚀建筑物和衣物，缩短其使用寿命。20光化学烟雾的表现特征光化学烟雾的表现特征是烟雾弥漫，大气能见度降低。光化学烟雾一般发生在大气相对湿度较低、气温为24～32℃的夏季晴天，污染高峰出现在中午或稍后。21光化学烟雾的组成成分光化学烟雾包括以下几种物质：氮氧化物，例如二氧化氮对流层臭氧挥发性有机化合物(VOCs--沸点50℃—260℃的各种有机化合物。VOC按其化学结构，可以进一步分为：烷类、芳烃类、酯类、醛类和其他等。目前已鉴定出的有300多种。最常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯（TDI）、二异氰甲苯酯等。)硝酸过氧化乙醘(PAN)醛类22光化学烟雾的形成1、污染空气中NO2的光解是光化学烟雾形成的起始反应。3O2==2O3（光照，NO2）｛NO2==NO+O（条件为光照）O+O2==O32NO+O2==2NO2｝2、碳氢化合物被HO、O等自由基和臭氧氧化，导致醛、酮、醇、酸等产物以及重要的中间产物ROO（过氧烷基自由基包括HOO）、RCO（酰基自由基）等自由基的生成。3、过氧自由基引起NO向NO2的转化，并导致O2和PAN（硝酸过氧化乙醘,一种强氧化剂）等的生成。23光化学反应中生成的臭氧、醛、酮、醇、PAN等统称为光化学氧化剂，以臭氧为代表，所以光化学烟雾污染的标志是臭氧浓度的升高。光化学烟雾刺激人的眼、鼻、气管和肺等器官,使人发生眼红流泪、气喘咳嗽、头晕恶心等症状。24预防措施控制污染源，减少氮氧化物和碳氢化合物污染源的排放减少机动车尾气的排放利用化学抑制剂植树造林25控制污染源预防光化学烟雾主要是控制污染源，减少氮氧化物和碳氢化合物的排放。为此应采取以下措施：（1）改善能源结构。推广使用天然气和二次能源，如煤气、液化石油气、电等，加强对太阳能、风能、地热等清洁能源的利用。（2）区域集中供热发展区域集中供暖供热，设立规模较大的热电厂和供热站，取缔市区矮小烟囱。（3）推广燃煤电厂烟气脱N技术。26一、臭氧层概念及功能臭氧层概念：臭氧层是指距离地球20～30公里处臭氧分子相对富集的大气平流层。如果在0℃下将大气圈中全部臭氧垂直向下压缩至1013hpa，臭氧层的厚度只有3mm左右，大气当中的臭氧含量近一亿分之一，有人形象地把它比喻为大气圈中一层薄薄的轻纱。紫外线（UV）就是太阳辐射中波长100～400nm的电磁波，其中，UV-C射线（波长为100～280nm）对人类和其他生命具有强大的杀伤力；UV-B射线(波长280～315nm)对人类和其他生物有害，能诱发眼病和皮肤癌；UV-A射线(波长315～400nm)危害性较小。27理解“保护伞”所谓“臭氧层空洞”是指臭氧层的浓度不到正常值的1/4的稀薄层，而并非是一点氧都没有的“空洞”。20世纪70年代以来，世界各地的观测表明,臭氧层中的臭氧有明显减少的趋势。臭氧（O3）是氧（O2）的一种异构体，在大气中含量甚微。在离地球表面10～50km的大气平流层中集中了地球上90%的臭氧气体,在离地面25千米处臭氧浓度最大，形成了厚度约3mm的臭氧集中层,称为臭氧层。1985年英国南极考察队首次发现南极上空出现臭氧空洞，之后全世界都密切关注着臭氧层的变化。281987年又发现北极上空出现了臭氧层空洞。据国内外科学家观测，自1979年以来，青藏高原上空每年夏季出现氧异常低值中心(中心位置约在拉萨偏北)，而且臭氧总量平均每年递减达到0.35%。这是地球上空首次发现的中低纬度地区大气臭氧层异常低值区。如果任其发展下去，青藏上空将可能出现地球上空第三个臭氧层空洞。臭氧层的存在对于地球上生物的生存至关重要，因为它阻挡了阳光中高能量的紫外线辐射，因此有人形象地把臭氧层比做地球的“保护伞”。29臭氧层30臭氧层破坏的原因关于臭氧层变化及破坏的原因，一般认为，太阳活动引起的太阳辐射强度变化，大气运动引起的大气温度场和压力场的变化以及与臭氧生成有关的化学成分的移动、输送都将对臭氧的光化学平衡产生影响，从而影响臭氧的浓度和分布。而化学反应物的引人，则将直接地参与反应而对臭氧浓度产生更大的影响。人类活动的影响，主要表现为对消耗臭氧层物质的生产、消费和排放方面。大气中的臭氧可以与许多物质起反应而被消耗和破坏。在所有与臭氧起反应的物质中，最简单而又最活泼的是含碳、氢、氯和氮几种元素的化学物质，如氧化亚氮（Ｎ2Ｏ）、水蒸汽（Ｈ2Ｏ）、四氯化碳（ＣＨ4）、甲烷（ＣＨ4）和现在最受重视的氯氟烃（ＣＦＣ）等。这些物质在低层大气层正常情况下是稳定的，但在平流层受紫外线照射活化后，就变成了臭氧消耗物质。这种反应消耗掉平流层中的臭氧，打破了臭氧的平衡，导致地面紫外线辐射的增加.31臭氧层破坏对全球气候的影响平流层中臭氧对气候调节具有两种相反的效应：如果平流层中臭氧浓度降低，在这里吸收掉的紫外线辐射就会相应减少，平流层自身会变冷，这样释放出的红外辐射就会减少，因之会使地球变冷。另一方面，因辐射到地面的紫外线辐射量增加，会使地球增温变暖。如果整个平流层中臭氧浓度的减少是均匀的，则上述两种效应可以互相抵消，但是如果平流层的不同区域的臭氧层浓度降低不一致，两种效应就不会相互抵消。现在的状况是，平流层臭氧层减少呈不均匀减少趋势，这种变化的净效应如何，还有待科学研究进一步证实。32问题：光化学烟雾形成中（氮氧化物导致的）中产生臭氧。而氮氧化物又可以导致臭氧层的破坏，你怎样理解？331.光化学烟雾发生在对流层，产生的臭氧首位于对流层。臭氧的破坏发生在平流层。2.臭氧是一种带有鱼腥味的强氧化剂。其比重为空气的1.66倍，常集聚在办公室的下层空间。臭氧是个无声杀手！臭氧强烈刺激人的呼吸道，造成咽喉肿痛、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿；臭氧会造成人的神经中毒，头晕头痛、视力下降、记忆力衰退；臭氧会对人体皮肤中的维生素Ｅ起到破坏作用，致使人的皮肤起皱、出现黑斑；臭氧还会破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老，致使孕妇生畸形儿，而墨粉发热产生的有机废气更是一种强致癌物质，它会引发各类癌症和心血管疾病。因此，臭氧和有机废气所造成的危害必须引起人们的高度重视。34氮氧化物1概述2热力型NOx的生成机理3快速型NOx的生成机理4燃料型NOx的生成机理燃煤过程中氮氧化物生成机理35燃料燃烧过程生成的NOx，按其形成分类，可分为三种：1.热力型NOx（ThermalNOx），它是空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx2.快速型NOx（PromptNOx），它是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成的NOx3.燃料型NOx（FuelNOx），它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而生成的NOx36氮氧化物的变动主要由于光化学作用，它与阳光强弱密切相关从图中可看出，早上NO2含量最高，随着太阳上升，光照加强，光化学作用逐渐加快，消耗NO2不断增加，形成的O3随之增多，一直到午后2时左右，光化学作用达最高点，此时NO2含量最低。以后阳光逐渐减弱，NO2消耗逐渐减少，傍晚又出现了次高点37生成比率煤粉燃烧所生成的NOx中，燃料型NOx是最主要的，它占NOx总生成量的60~80%以上；热力型NOx的生成和燃烧温度的关系很大，在温度足够高时，热力型NOx的生成量可占到NOx总量的20~30%；快速