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烟气中氮氧化物废气的控制及处理应用化学1102卢于欣111303221Contents伴随我国经济的持续高速发展,能源消耗逐年增加,大气中NOx的排放量也迅速增长。NOx排放引发的环境问题已给人体健康和生态环境构成巨大威胁,因此在全国范围内开展对大气NOx的污染控制及处理已迫在眉睫。氮氧化物简介及来源烟气的形成机理氮氧化物的危害我国氮氧化物的污染状况氮氧化物的控制及处理•NOx包括–N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5–大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在•NOx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，酸沉降氮氧化物的简介天然（5×108t/a）：自然界细菌分解土壤和海洋中有机物而生成人类活动（5×107t/a）：石化燃料的燃烧化工厂金属冶炼硝酸适用过程氮氧化物的来源1.燃料型NOx燃料中的固定氮生成的NOx由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。含有氮的有机化合物热裂解产生N、CN、HCN等中间产物基团，然后再氧化成NOx2.热力型NOx高温下N2与O2反应生成的NOxN2+O2--2NONO+(1/2)O2--NO23.瞬时NO低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO氮氧化物的形成机理氮氧化物的危害伦敦烟雾事件酸雨的危害一些大城市的空气氮氧化物浓度超标,氮氧化物的环境容量已基本处于饱和状态。一些地方的酸雨污染性质已开始由单一的硫酸型向硝酸根离子不断增加的复合型转化。流动源增加造成的氮氧化物污染问题日益突出，氮氧化物已成为少数大城市空气中的主要污染物。城市化加速城市生活污染增加我国氮氧化物的污染状况2010年，氮氧化物排放量为1852.4万吨，比上年增加9.4%。其中，工业氮氧化物排放量为1465.6万吨，比上年增加14.1%，占全国氮氧化物排放量的79.1%；生活氮氧化物排放量为386.8万吨，比上年减少5.2%，占全国氮氧化物排放量的20.9%；其中交通源氮氧化物排放量为290.6万吨，占全国氮氧化物排放量的15.7%。我们可以从源头控制在过程处理一．燃烧控制技术燃烧控制技术是指通过改进燃烧工艺,减少NOx的产生,如分级燃烧法、低氧燃烧法、浓淡偏差燃烧和烟气再循环等方法。我国在20世纪80年代至本世纪初,先后开发旋流式粉煤预燃烧器、钝体粉煤燃烧器、多功能船体粉煤燃烧器、双通道粉煤燃烧器、多级浓缩粉煤燃烧器,其中多功能船体粉煤燃烧器在近200台锅炉成功应用,NOx降低率最高达50%~55%,同时节约点火油和燃油,并能较好地稳定燃烧过程。第一站:氮氧化物的控制二．炉膛喷射脱硝技术炉膛喷射脱硝过程类似于炉内喷钙脱硫过程,实际上是在炉膛上部喷射某种物质,能够在一定温度条件下还原已生成的NOx,以降低NOx的排放量。炉膛喷射包括炉膛喷水或注入水蒸气、喷射二次燃料、喷氨等方法。第二站:氮氧化物的处理I.液体吸收法利用氮氧化物通过液体介质时被溶解吸收的原理，出去NOx。主要方法：碱液吸收法、仲辛醇吸收法、尿素吸收法、吸收还原法II.固体吸附法利用多孔性固体吸附剂净化含NOx的废气。主要方法：活性炭法、砩石分子筛法、活性炭法、泥煤法III.催化还原法a)非选择性催化还原：在钯催化剂的作用下，还原剂不加选择的与废气中的NOx和O2同时发生反应。还原剂气体可用H2和CH4等。II.选择性催化还原：在铂的催化作用下，还原剂只选择性地与废气中的NOx发生反应，而不与废气中的O2发生反应。还原剂可用NH3和H2S等。低温等离予体净化NO的作用机理是粒子非弹性碰撞的结果。利用外电场放电产生的高能电子撞击尾气中的气体分子(NOx、N2、O2和H2O等)，使之获得能量。并得以激活、分解、电离，产生氧化能力很强的自由基原子氧(O)、原子氮(N)、臭氧(O3)等，这些强氧化物质可迅速与尾气中的NOx作用，又会产生其它种类的活性物质，导致一系列复杂化学反应的发生。常用处理技术原理：在烟气中加入少量氨气、水蒸气或甲烷气,再利用电子加速器产生的高能电子流,直接照射待处理的气体,通过高能电子与气体中的氧分子及水分子碰撞,使之离解、电离,形成非平衡等离子体,其中所产生的大量活性粒子(如OH、O和HO2等)与污染物进行反应,使之氧化去除。气相液相NOXNOXNOXNOX生物体去除传质生化反应原理：气相中的NOx如NO和NO2首先通过溶解或吸附等传质过程转移至液相,如NO2通过形成NO3—或NO2—而溶于水中,NO被吸附在液相中的微生物或固体物表面而进入液相;然后在外加碳源的情况下借助于微生物的生命代谢活动,通过微生物对分布于液相中的含N化合物的吸收和微生物体内的氧化、还原、分解等生物谢作用,把部分吸收的含N化合物转化为微生物生长所需的营养物质,组成新的细胞,使微生物生长繁殖;另一部分含N化合物则被微生物分解为简单而无害的氮气或容易处理的NO3—或NO2—,同时释放出微生物生长和活动所需的能量。TiO2的光催化：在波长小于380nm光的照射下，TiO2的价带电子会被激发到导带形成电子一空穴对、电子一空穴对迁移到半导体颗粒表面，被表面物种捕O2结合形成·O2-，HO2·O-等活性自由基空穴与吸附在表面的水或覆盖在催化剂颗粒表层的羟基反应也能形成·OH自由基。注：1.NO的起始浓度、气体停留时间、反应温度、紫外光强度等因素对NO的分解率有影响。2.·OH和HO·等自由基对NOx的氧化起着非常重要的作用。工艺流程：废气→风机→管道→稳流室→粗过滤→纳米光催化氧化室→吸附室→排放光催化剂有TiO2、ZnO、CdS、CuO、WO3、SnO2幸福生活不只在于丰衣足食，也在于碧水蓝天。