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第九章氮氧化物控制

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大气污染控制工程7-11章思考题

大气污染控制工程7-11章思考题

第七章气态污染物控制技术基础内容提要：本章主要介绍气态污染物控制的原理及相关计算，包括气体扩散，气体吸收、吸附和催化的基本原理、工艺及气态污染物控制中的一些问题。

思考题：1.用双膜理论解释化学吸收的传质机理。

2.亨利定律可以推导出那些关系？亨利常数、相平衡常数、吸收系数、界面浓度之间有什么关系？3.如何理解传质方程式中总传质系数和分传质系数的实际意义？4.试解释物理吸附6种类型的吸附等温线的特点。

5.物理吸附和化学吸附相同点。

6.在希洛夫方程中K和h各有什么物理意义？其中h与哪些因素有关？7.试述确定保护作用时间和吸附层厚度的方法。

8.简述吸附剂再生方法。

9.什么是催化剂的活性、选择性和稳定性？催化剂的活性一般如何表示？10.空间速度和接触时间的含义是什么？11.为什么说气固催化反应过程的总反应速度受三个过程的影响？三个过程指什么？12.SO2催化氧化的动力学方程。

13.工业上常用的催化反应器有几种形式？选择催化反应器时应遵循的原则？第八章硫氧化物的污染控制内容提要：本章在简要介绍硫循环和硫排放的基础上，系统讨论二氧化硫的各种控制方法，包括基本原理、操作工艺条件、设备选择、适用范围及经济特性。

思考题：1.全球硫循环过程。

2.分析我国S02排放的主要来源，并指出应推行的控制政策与技术。

3.试描述燃烧前燃料脱硫的优缺点。

4.描述流化床燃烧脱硫及脱硫剂再生的化学机理。

5.分析流化床燃烧脱硫的主要影响因素，如何提高其脱硫效率?6.如何对流化床燃烧的脱硫剂进行再生?7.如果回收我国所有燃煤电厂排放的S02，并制成硫或硫酸，将会对化学工业造成什么影响?8.目前有哪些类型的脱硫塔?其优缺点各是什么?9.试分析比较抛弃法和回收法烟气脱硫的优缺点。

10.燃煤电厂可采取何种控制措施以达到我国当前的S02排放标准? 分析这些措施的可行性。

11.脱硫系统的不同部分对设备材料有何要求?如何延长设备的使用寿命?12.如何解决脱硫系统的结垢和堵塞问题?13.海水脱硫的原理是什么?该工艺有哪些潜在的问题?14. 影响喷雾干燥脱硫效率的主要因素有哪些?15. 如何提高炉内喷钙工艺的脱硫效率?该脱硫方法会对锅炉和除尘器有哪些不利影响?为什么它适合于老厂改造?16. 干法脱硫相对于湿法有哪些优越性?17. 查阅文献，分析目前脱硫技术的发展方向。

固定源氮氧化物污染控制

固定源氮氧化物污染控制

吸 附 法
吸 收 法
分 级 燃 烧
低 氮 燃 烧
烟 气 再 循
器
环
选 择 性 催 化 还 原 法
选 择 性 非 催 化 还 原
电 子 束 法
脉 冲 电 晕 放 电 法
直 流 电 晕 放 电 法
介 质 阻 挡 放 电 法
表 面 放 电 法
氧 化 吸 收 法
络 合 吸 收 法
还 原 吸 收 法
法
思考题：氮氧化物和硫氧化物在性质、来源、影响和控制上的异同？
0 +1 +2 +3 +4 +5
+5
N2
N2O
NO
HONO NO2-
NO2
HNO3 硝酸盐颗 NO3- 粒物
➢ NOx(NOy、NOz)
• N2O、NO、NO2、HONO、NO3、N2O3、N2O4、 N2O5、PAN、RNO3、aerosol NO3
4
一、氮氧化物的性质、来源及影响
1. 氮氧化物的种类和性质
21
本章主要内容
一．氮氧化物的性质、来源及影响 二．低氮氧化物燃烧技术 三．烟气脱硝技术 四．烟气同时脱硫脱硝技术 五．固定源氮氧化物控制技术评价 六．我国氮氧化物排放控制策略
22
二、低氮氧化物燃烧技术
1. 低氮氧化物燃烧技术概述 2. 传统低氮氧化物燃烧技术 3. 先进低氮氧化物燃烧技术 4. 低氮氧化物燃烧技术比较
年
PM2.5
质量浓度，ug/m3 NO3-，%
1999-2007
145
7.7
2003-2005
95
6.6
2005
57
4.3
2002

大气污染控制工程复习提纲

大气污染控制工程复习提纲
第一章 概论
大气污染 大气污染指由于人类活动或自然过程使 得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度， 达到了足够的时间，并因此而危害了人体的 舒适、健康和人们的福利、甚至危害了生态 环境。
大气污染源 大气污染物
大气污染过程
大气扩散
人、动植物
接受者
1
环境空气质量控制标准的种类和作用
环境空气质量标准
依用途分为 大气污染物排放标准 大气污染控制技术标准 大气污染警报标准 国家标准 依适用范围分为 地方标准 行业标准
y w y w C x H y S z Ow x z O2 3.78 x z N 2 4 2 4 2 y y w xCO2 H 2O zSO2 3.78 x z N 2 Q 2 2 2
15
2烟流型与大气稳定度的关系
晴朗的夏天午后
波浪型（不稳） 锥型（中性or弱稳） 扇型（逆温）
阴天﹑风速较大﹑中性
晴朗夜间或早晨
出现在傍晚
爬升型（下稳，上不稳）
漫烟型（上逆、下不稳）
日出后辐射逆温被破坏时
16
第四章 大气扩散浓度估算模式
一、大气湍流 1、大气的无规则运动称为大气湍流。 2、风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释的最 直接最本质的因素。 二、高斯扩散模式
9
元素 C H
质量/g 855 113
摩尔数/mol 71.25 113
需O2量/mol 71.25 28.25
产生的烟气量/mol 71.25 (CO2) 56.5 (H2O)
O N
S
20 2
10
1.25 0.143
0.3125
-0.625 0

大气污染控制工程 第九章 氮氧化物污染控制

大气污染控制工程 第九章 氮氧化物污染控制

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

氮氧化物的性质及来源

NOx的性质（续）

NO2:强烈刺激性，来源于NO的氧化，酸沉降

NOx的来源

固氮菌、雷电等自然过程（5×108t/a） 人类活动（5×107t/a）

燃料燃烧占 90％ 95％以NO形式，其余主要为NO2
氮氧化物的来源
氮氧化物的来源
第二节 燃烧过程NOx的形成机理

形成机理

燃料型NOx

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
热力型NOx的形成

平衡常数和平衡浓度
热力型NOx的形成

平衡常数和平衡浓度
热力型NOx的形成

上述数据说明：
1)
室温条件下，几乎没有NO和NO2生成，并且所有的NO都
转化为NO2
2)
800K左右，NO与NO2生成量仍然很小，但NO生成量已 经超过NO2
3)
常规燃烧温度（>1500K，有可观的NO生成，但NO2量仍

原理：低空气过剩系数运行技术＋分段燃烧技术

1. 炉膛内整体空气分级的低NOx直流燃烧器


炉壁设置助燃空气（OFA，燃尽风）喷嘴
类似于两段燃烧技术
先进的低NOx燃烧技术

2. 空气分级的低NOx旋流燃烧器

郝吉明第三版大气污染控制工程课后答案完整版

郝吉明第三版大气污染控制工程课后答案完整版

大气污染控制工程课后答案（第三版）主编：郝吉明马广大王书肖目录第一章概论第二章燃烧与大气污染第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估算模式第五章颗粒污染物控制技术基础第六章除尘装置第七章气态污染物控制技术基础第八章硫氧化物的污染控制第九章固定源氮氧化物污染控制第十章挥发性有机物污染控制第十一章城市机动车污染控制第一章 概 论1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少？ 解：按1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。

质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2=⨯⨯⨯=N ，%08.23%100197.2800.32209.0%2=⨯⨯⨯=O ；%29.1%100197.2894.3900934.0%=⨯⨯⨯=Ar ，%05.0%100197.2801.4400033.0%2=⨯⨯⨯=CO 。

1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。

解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。

按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为mol 643.444.221013=⨯。

故三种污染物体积百分数分别为：SO 2：ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03=⨯⨯- CO ：ppm 20.3643.44281000.43=⨯⨯-。

1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ，试确定：1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m 3N ）和摩尔浓度c （mol/m 3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多少千克？解：1）ρ（g/m 3N ）334/031.1104.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c （mol/m 3N ）3334/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。

(完整版)大气污染控制工程郝吉明第三版课后答案郝吉明

(完整版)大气污染控制工程郝吉明第三版课后答案郝吉明

大气污染控制工程课后答案（第三版）主编：郝吉明马广大王书肖目录第一章概论第二章燃烧与大气污染第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估算模式第五章颗粒污染物控制技术基础第六章除尘装置第七章气态污染物控制技术基础第八章硫氧化物的污染控制第九章固定源氮氧化物污染控制第十章挥发性有机物污染控制第十一章城市机动车污染控制第一章 概 论1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少？解：按1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。

质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2=⨯⨯⨯=N ，%08.23%100197.2800.32209.0%2=⨯⨯⨯=O ；%29.1%100197.2894.3900934.0%=⨯⨯⨯=Ar ，%05.0%100197.2801.4400033.0%2=⨯⨯⨯=CO 。

1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。

解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。

按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为mol 643.444.221013=⨯。

故三种污染物体积百分数分别为：SO 2：ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03=⨯⨯- CO ：ppm 20.3643.44281000.43=⨯⨯-。

1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ，试确定：1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m 3N ）和摩尔浓度c （mol/m 3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多少千克？解：1）ρ（g/m 3N）334/031.1104.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c （mol/m 3N）3334/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。

大气污染控制工程教学大纲中国人民大学环境学院

《大气污染控制工程》教学大纲一、课程及教师基本信息注1：平时考核（ %）＝课程作业（ %）+研讨交流（ %）+期中考核（ %）； 2：平时考核应占总成绩的40-70%。

二、教学进度及基本内容熟悉、了解”等；2. 学习内容包括课前阅读、课程作业、课后复习、文献综述、课下实验、课程论文等；3. 在教学过程中，“教学进度及基本内容”可以根据实际情况有小幅度调整。

三、推荐教材及阅读文献（包括按章节提供必读文献和参考文献）➢郝吉明、马广大、王书肖主编，《大气污染控制工程（第三版）》，高等教育出版社，2002➢郝吉明主编，《大气污染控制工程例题和习题集》，高等教育出版社，2003➢Noel De Nevers, 《Air Pollution Control Engineering》, McGRAW-HILL International Editions，清华大学出版社，2000课程负责人（签字）：基层教学组织（教研室）负责人（签字）：学院（系）、部主管领导（签字）：学院（系）、部（盖章）_________年____月____日《大气污染控制工程》实验教学部分教学大纲一、课程基本信息二、教师基本信息三、实验项目四、实验安排实验一 SCR催化剂制备一、实验目的：深入了解SCR催化转化研究领域，加深对催化剂制备的认识，掌握相关的实验方法和技能。

二、实验步骤：1.称取一定量的仲钨酸胺和偏钒酸胺加入40mL去离子水中，加少量草酸促进溶解，适当加热促进溶解，至其完全溶解，制备一系列的不同钒、钨质量比的V-W溶液。

2．将TiO2（P25型）浸渍于活性组分溶液中，搅拌1h后，缓慢加热搅拌至浆糊状，3.置于烘箱中，在110度下干燥过夜。

4.最后于马弗炉上500度焙烧4h，自然冷却至室温。

5.研磨制得40-60目的V2O5-WO3/TiO2粉末。

三、实验数据记录实验二催化转化法去除氮氧化物一、实验意义和目的随着我国烟气和机动车尾气排放标准日益严格，对烟/尾气中的主要污染物氮氧化物(NOx)在富氧条件下的排放控制变得越来越紧迫，而其中最有效易行的就是选择性催化还原法（SCR）——通过在SCR装置或催化转化器将NOx转化为无害的氮气。

郝吉明第三版大气污染控制工程课后答案完整版

大气污染控制工程课后答案（第三版） 主编：郝吉明 马广大 王书肖目录第一章 概 论第二章 燃烧与大气污染 第三章 大气污染气象学 第四章 大气扩散浓度估算模式 第五章 颗粒污染物控制技术基础 第六章 除尘装置第七章 气态污染物控制技术基础 第八章 硫氧化物的污染控制 第九章 固定源氮氧化物污染控制 第十章 挥发性有机物污染控制 第十一章 城市机动车污染控制第一章 概 论1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少？解：按1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。

质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2=⨯⨯⨯=N ，%08.23%100197.2800.32209.0%2=⨯⨯⨯=O ；%29.1%100197.2894.3900934.0%=⨯⨯⨯=Ar ，%05.0%100197.2801.4400033.0%2=⨯⨯⨯=CO 。

1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。

解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。

按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为mol 643.444.221013=⨯。

故三种污染物体积百分数分别为： SO 2：ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03=⨯⨯- CO ：ppm 20.3643.44281000.43=⨯⨯-。

1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ，试确定：1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m 3N ）和摩尔浓度c （mol/m 3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多少千克？解：1）ρ（g/m 3N ）334/031.1104.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c （mol/m 3N）3334/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。

《大气污染控制工程》教案 第九章

《大气污染控制工程》教案第九章《大气污染控制工程》教案第九章第九章固定源氮氧化物污染控制第一节氮氧化物性质及来源氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一。

我们通常所说的氮氧化物主要包括：n2o,no,n2o3,no2,n2o4和n2o5,大气中nox主要以no，no2形式存在，但最近研究发现n2o不仅对全球气候变暖有显著影响，而且也参与对臭氧层的破坏。

n2o又称笑气，是一种具有麻醉特征的惰性气体，它在环境大气中的含量非常少，显著低于对生物产生影响的限值。

大气中氮氧化物的来源主要存有两方面。

一方面就是由自然界中的固氮菌、雷电等自然过程所产生；另一方面就是化工生产中的硝酸生产、硝化过程、炸药生产和金属表面硝酸处置等。

第二节燃烧过程中氮氧化物的形成机理一、热力型氮氧化物构成的热力学1.一氧化氮生成量与温度的关系2.一氧化氮与二氧化氮之间的转变3.烟气冷却对一氧化氮和二氧化氮平衡的影响二、热力型氮氧化物构成的动力学―泽利多维奇模型三、瞬时一氧化氮的构成四、燃料型氮氧化物的构成第三节低氮氧化物燃烧技术一、传统的高氮氧化物冷却技术早期开发的低氮氧化物燃烧技术不要求对燃烧系统作大的改动，只是对燃烧装置的运行方式或部分运行方式作调整或改进。

因此简单易行，可方便的用于现存装置，但一氧化氮的降低幅度有限。

这类技术包括低氧燃烧、烟气循环燃烧、分段燃烧、浓淡燃烧技术等。

1.高空气短缺系数运转技术氮氧化物排放量随着炉内空气量的增加而增加，为了降低氮氧化物的排放量，锅炉应在炉内空气量较低的工况下运行。

采用低空气过剩系数运行技术，不仅可以降低氮氧化物的排放，而且减少了锅炉排烟热损失，可提高锅炉热效率。

-1-2.降低助燃空气预热温度课堂教学说明，这一措施不必用作燃煤、燃油锅炉，对于燃气锅炉，则存有减少氮氧化物排放量的显著效果。

3.烟气循环燃烧烟气循环冷却法使用冷却产生的部分烟气加热后，在循环送到冷却区，起著减少氧浓度和冷却区温度的促进作用，以达至增加一氧化氮生成量的目的。

第九章固定源氮氧化物的污染控制


▪ 强硫酸吸收：
此外，熔融碱类或碱性 盐也可以作为吸收剂净化 第九章含固N定源O氮x氧的化尾物的气污染。控制
4、吸附法净化烟气中的NOx
▪ 吸附法既能比较彻底地消除的污染，又能将回收利用 ▪ 常用吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤 ▪ NOx和SO2联合控制技术
➢ 吸附剂：浸渍碳酸钠的-Al2O3 ➢ 反应式：
▪ 需要控制温度避免潜在氧化反应发生 ▪ 工业运行的数据表明， SNCR工艺的NOx还原率较低，通常 在30-60%的范围。
第九章固定源氮氧化物的污染控制
第九章固定源氮氧化物的污染控制
3、吸收法净化烟气中的NOx
▪ 碱液吸收
➢ 与完全去除NOx，必须首先将一半以上的NO氧化为NOx，或者向 气流中添加NO2。 ➢ NO/NO2＝1效果最佳 ➢ 碱液吸收的反应过程可简单地表示为：
2、先进的低NOx燃烧技术
▪ 原理
➢ 低空气过剩系数运行技术＋分段燃烧技术
▪ 技术特征
➢ 助燃空气分级进入燃烧装置，降低初始燃烧区(一次区)的氧浓度， 以降低火焰的峰值温度。有的还引入分级燃料，形成可使部分已生成 的NOx还原的二次火焰。
▪ 炉膛内整体空气分级的低NOx直流燃烧器
➢ 炉壁设置助燃空气(OFA，燃尽风)喷嘴，引入燃尽风保证燃料完全燃烧 ➢ 类似于两段燃烧技术 ➢ 主燃区处于空气过剩系数较低的工况，抑制第了九章N固O定x源的氮氧生化成物的。污染控制
▪ 降低助燃空气预热温度
➢ 当燃烧空气由27oC预热到315oC，NO排放量增加3倍； ➢ 降低助燃空气预热温度可降低火焰区的温度峰值，从而减少热力型 NOx的生成量。
第九章固定源氮氧化物的污染控制
▪ 烟气循环燃烧
➢ 采用燃烧产生的部分烟气冷却后，在循环送回燃烧区，起到降低氧浓 度和燃烧区温度的作用，以达到减少NO生成量的目的－主要减少热力型 NOx；
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燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生


成过程是一个连锁反应。其生成机理可用捷里多
维奇(Zeldovich)反应式表示。

随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律 增加。当T<1500oC时,NO的生成量很少,而当 T>1500oC时,T每增加100oC,反应速率增大6-7倍
。
热力型NOx的形成
（3）烟气冷却对NO和NO2平衡的影响

理论：烟气冷却过程中，根据热力学计算，NOx应 主要以NO2的形式存在
实际：90％～95％的NOx以NO的形式存在

• 燃烧后产生的NO/NOx 比例
boiler
nature gas coal 6# fuel oil
NO/NOx
0.9-1.0 0.95-1.0 0.96-1.0
µ Á Ï Ð 1
O2和N2生成NO的平衡常数
N2＋O2＝2NO T/K 300 Kp=(pNO)2/(PO2)(PN2) 1000 1200 1500 Kp 10-30 7.5×10-9 2.8×10-7 1.1×10-5
减小
2000
2500
4.0×10-4
3.5×10-3
NO生成量与初始浓度的关系
k4 k5 [ NO]2 K4 K5 = ( )( ) = = K p, NO k- 4 k- 5 [ N2 ][O2 ]
d[NO] k4 [N 2 ] ( k4k5[NO]2 / k5[O 2 ]) 2[O] dt 1 (k4 [NO]/ k5[O2 ]) = 2k4 [O][N 2 ]{1 [NO]2 /( K p,NO [N 2 ][O 2 ])} 1 (k4 [NO]/ k5[O2 ])
(1 Y ) (1 Y )
Y=[NO]/ [NO]e 1.0
c 1
c 1
exp(Mt )
0.5
0
0.5
1
1.5 2.0
Mt
各种温度下形成NO的浓度－时间分布曲线
在各种温度下NO浓度随时间的变化曲线(N2/O2＝40:1)
3. 瞬时NO的形成

碳氢化合物燃烧时，分解成CH、CH2和C2等基团，与N2发 生如下反应
+5.5510-4Tmax+3.50 10-3 RO2
第三节 低NOx燃烧技术

控制NOx技术措施分为两大类：
源头控制

控制燃烧过程中NOx的生成
尾部控制（烟气脱硝）

把已经生成的NOx还原为N2
第三节 低NOx燃烧技术

影响NOx形成的因素

空气－燃料比
燃烧区温度及其分布
过量空气系数对燃料N转化为挥发分N比例的 影响
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 ± Ê ä » (ms)
Á N(%) » Ï ·N/È ·Ö º ¢ Ó
à Ó ø Æ µ Ï ý Ê ¼ £ 0.6 à Ó ø Æ µ Ï ý Ê ¼ £ 0.8 à Ó ø Æ µ Ï ý Ê ¼ £ 1.2
NO与NO2之间的转化
这些热力学数据说明：

在室温条件下，几乎没有NO和NO2生成，并且 几乎所有NO转化为NO2； 在800K左右，NO和NO2生成量仍然微不足道， 但NO的生成量已经超过NO2； 在常规的燃烧温度(>1500K)，有可观量的NO生 成，然而NO2的量仍然是微不足道。


热力型NOx的形成
高温下N2与O2反应生成的NOx

瞬时NO（prompt NO）

低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO
燃烧过程中NOx的形成机理
1. 热力型NOx形成的热力学
（1）NO生成量与温度的关系 高温下，产生NO和NO2的两个重要反应

2 NO N 2 O2
（9-1）
1 NO2 NO O2 （9-2） 2 上述反应的化学平衡受温度和反应物化学组成的影响
后燃烧区的冷却程度 燃烧器形状
一、 传统的低NOx燃烧技术
1. 低空气过剩系数运行技术（低氧燃烧）

优点：降低NOx的同时，可提高锅炉热效率 缺点：CO、HC、炭黑等污染物产生量增加
NOx生成量与燃料 种类、燃烧方式及 排渣方式有关
通常，燃用烟煤的 锅炉的空气过剩系 数：1.17-1.20
1. NOx包括


N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5
大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在

2. NOx的性质

NO：无色气体，是大气中NO2的前体物质 NO2: 红棕色有窒息性臭味的活泼气体，具有强烈 刺激性，是形成光化学烟雾的主要因素之一，也 是酸雨的来源之一
NO2对人体健康的影响
K p ,O
( RT )1/ 2

由式
k4 k5 [ NO]2 K4 K5 = ( )( ) = = K p, NO k- 4 k- 5 [ N2 ][O2 ]
[O]e = [O2 ]e1/ 2 K p ,O

最终得
( RT )1/ 2 dY M (1 Y 2 ) dx 2(1 CY ) dt
2. 热力型NOx形成的动力学
O2 → O＋O （快）
O＋N2 → NO＋N （极快）
N＋O2 → NO＋O （极快） NO＋1/2 O2 → NO2 （慢）
d[NO] k4 [O][N 2 ] k 4 [N][NO] k5[N][O 2 ] k 5[O][NO] (6 dt

NO2（10-6）
1 闻到臭味
对人体健康的影响
5
10～15
闻到强臭味
10min眼、鼻受到刺激
50
80 100 ～ 150 250
1min内人呼吸困难
3min感到胸痛、恶心 在30～60min内死亡 很快死亡
氮氧化物的性质及来源

3. NOx的来源


固氮菌、雷电等自然过程（5×108t/a）
人类活动（5×107t/a）
热解温度对燃料N转化为挥发分N比例的影响
90 80
1200oC 1000oC 800oC
Ï µ µ Ï µ Ï µ Ï Á Ð Ð Á Ð Á Ð Á 1 2 3 4
Ï N(%) » Á Ö N/È ·· Ó ¢ º
70 60 50 40 30 20 10 0 0 50 100 150 200 300 400 500 600 700 800 ±» Ê ä (ms)
第九章 固定源氮氧化物污染控制
主要内容



第一节 第二节 第三节 第四节
氮氧化物的性质及来源 燃烧过程中氮氧化物的形成机理 低氮氧化物燃烧技术 烟气脱硝技术
学习要求

掌握热力型氮氧化物形成机理 理解低氮氧化物燃烧技术的原理和方法 了解选择性催化还原烟气脱硝技术的原理
第一节

氮氧化物的性质及来源
CH N2 HCN N C2 N2 2CN CH 2 N2 HCN NH

火焰中存在O2、O、OH基团，可与上述产物反应
HCN OH CN H 2O CN O2 CO NO CN O CO N NH OH N H 2O NH O NO H N OH NO H N O2 NO O
600oC
煤粉细粒对燃料N转化为挥发分N比例的 影响
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 50 100 150 200 300 400 500 600 700 800 Ê ±» ä (ms)
Ï N(%) » Á Ö N/È ¢ · Ó · º
120-150Ä ¿ 11£ ­ 120Ä ¿ 70£ ­ 100Ä ¿
假定N原子的浓度保持不变
d[N] k4 [O][N 2 ] k4 [N][NO] k5[O][NO] k5[N][O2 ] 0 dt k4 [O][N 2 ] k 5 [O][NO] 得到 [N]稳态 k 4 [NO] k5 [O 2 ]
上述二式代入（6）式得
热力型NOx的形成
（3）烟气冷却对NO和NO2平衡的影响
当温度降低到1550K以下，NO与O2形成NO2的反应 速率非常慢，在动力学上受到限值 高温下形成的NOx将以NO的形式排入大气环境 NO的转化为NO2主要发生在大气中，所需时间由反 应动力学支配
动力学
Zeldovich(捷里多维奇)模型
燃料型NOx的转化率CR：是指燃烧
过程中最终生成的NO浓度和燃料中
氮全部转化成NO时的浓度比。
CR＝【最终生成的NO浓度】÷【燃
料全部转化成NO的浓度】
试验研究表明，影响CR的主要因素
煤燃料比FC/V对NOx转化率的影响
0.6 0.5 0.4
余气系数 =1.2
CR
0.3 0.2 0.1 0 0.5 1 1.25 1.5 1.75 2 » Á È Ï ± È (FC/V)
（极快）
4. 燃料型NOx的形成
燃料中的N通常以原子状态与HC结合，C－N键的键能较N N
小，燃烧时，氧倾向于首先破坏C－N键，经氧化形成NOx

NO
火焰
燃料 N
快
HCN
O,H,OH
快
NHi
(i=0,1,2)
慢 NHi
N2
燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图
N2 挥发分 挥发分 N NO 煤 粒 N 焦 炭 焦炭 N N2

通常假定O原子的浓度等于下述反应在热烟气中
的平衡值。