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烟气脱硝——氮氧化物的危害及控制

发布时间:2022/09/01 | 关注:1257

氮氧化物的的危害有哪些?

1、NO能使人中枢神经麻痹并导致死亡,NO2会造成哮喘和肺气肿,破坏人的心、肺,肝、肾及造血组织的功能丧失,其毒性比NO更强。无论是NO、NO2或N2O,在空气中的最高允许浓度为5mg/m3(以NO2计)。

2、NOx与SO2一样,在大气中会通过干沉降和湿沉降两种方式降落到地面,最终的归宿是硝酸盐或是硝酸。硝酸型酸雨的危害程度比硫酸型酸雨的更强,因为它在对水体的酸化、对土壤的淋溶贫化、对农作物和森林的灼伤毁坏、对建筑物和文物的腐蚀损伤等方面丝毫不不逊于硫酸型酸雨。所不同的是,它给土壤带来一定的有益氮分,但这种“利”远小于“弊”,因为它可能带来地表水富营养化,并对水生和陆地的生态系统造成破坏。

3、大气中的NOx有一部分进入同温层对臭氧层造成破坏,使臭氧层减薄甚至形成空洞,对人类生活带来不利影响;同对NOx中的N2O也是引起全球气候变暖的因素之一,虽然其数量极少,但其温室效应的能力是CO2的200-300倍。

影响NOx生成的主要因素有哪些?

答:锅炉烟气中的NOx主要来自燃料中的氮,从总体上看燃料氮含量越高,则NOx的排放量也就越大。此外还有很多因素都会影响锅炉烟气中的NOx含量的多少,有燃料种类的影响,有运行条件的影响,也有锅炉负荷的影响。

1、锅炉燃料特性影响煤挥发成分中的各种元素比会影响燃烧过程中的NOx生成量,煤中氧/氮(O/N)比值越大,NOx排放量越高;即使在相同O/N比值条件下,转化率还与过量空气系数有关,过量空气系数大,转化率高,使NOx排放量增加。此外,煤中硫/氮(S/N)比值也会影响到SO2和NOx的排放水平,S和N氧化时会相互竞争,因此,在锅炉烟气中随SO2排放量的升高,NOx排放量会相应降低。

2、锅炉过量空气系数影响当空气不分级进入炉膛时,降低过量空气系数,在一定程度上会起到限制反应区内氧浓度的止的,因而对NOx的生成有明显的控制作用,采用这种方法可使NOx的生成量降低15%-20%。但是CO随之增加,燃烧效率下降。当空气分级进入时,可有效降低NOx排放量,随着一次风量减少,二次风量增,N被氧人的速度降低,NOx的排放量也相应下降。

3、锅炉燃烧温度影响燃烧温度对NOx排放量的影响已取得共识,即随着炉内燃烧温度的提高,NOx排放量上升。

4、锅炉负荷率影响通常情况下,增大负荷率,增加给煤量,燃烧室及尾部受热面处的烟温随之增高,挥发分N生成的NOx随之增加。

控制NOx的措施有那些?

锅炉氮氧化物的控制主要分为一次措施和二次措施。一次措施是指控制燃烧过程中氮氧化物的生成,一次措施主要有低过量空气系数运行,空气分级燃烧,烟气循环,水煤浆技术。二次措施是把已经生成的氮氧化物通过某种手段再还原为氮气。锅炉烟气氮氧化物的控制,就是二次措施。二次措施现在主要有燃料再燃,选择性催化还原法,非选择性催化还原法。选择性催化还原法催化剂选择还原是基于氨和氮氧化物反应。这种方法选择氨作为还原剂,金属基和碳基作为催化剂。一般就是把氨喷到省煤器和空预器之间的烟气中。氨和烟气混合物通过催化床,氨和氮氧化物反应生成氮气和水蒸汽。非选择性催化还原法在合适的温度下,无催化剂的情况下,还原剂NH3把氮氧化物转换为氨分子和水。

有关NOx的控制方法从燃料的生命周期的三个阶段入手,即燃烧前、燃烧中和燃烧后。当前,燃烧前脱硝的研究很少,几乎所有的研究都集中在燃烧中和燃烧后的NOx控制。所以在国际上把燃烧中NOx的所有控制措施统称为一次措施,把燃烧后的NOx控制措施称为二次措施,又称为烟气脱硝技术。

目前普遍采用的燃烧中NOx控制技术即为低NOx燃烧技术,主要有低NOx燃烧器、空气分级燃烧和燃料分级燃烧。应用在燃煤电站锅炉上的成熟烟气脱硝技术主要有选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技术以(SNCR)及SNCR/SCR混合烟气脱硝技术。

选择性催化还原法:

选择性催化还原法的原理是,在催化剂的作用下,使用可以与氮氧化物(主要是一氧化氮)发生还原反应,而不与其他气体发生反应的的还原剂来生成氮气。最常用的还原剂是氨气,配合的催化剂是205号二氧化钛,整个反应过程在氧气充足的情况下进行。在氧化物质存在的条件下,只有选择性催化还原法能够有效地消除一氧化氮。这种针对性的降低一氧化氮排放的方法,在理论情况下(氨气量选择非常精准、催化剂活性非常好),降低率可以达到九成。不过在实际情况中,由于氨气的控制量需要人工来操作,与理论值偏差量较大,导致氮氧化物的再生,实际降低量往往在七成左右,不过这仍然是一个非常可观的数字。这种方法的优点除了上面所说的外,还有环境温度控制很低、催化剂安全无危害、工作设备经久耐用等等。它的缺点是:氨水对一般管道具有腐蚀性,所以采用该方法需要选择特别的管道,极大地增加了预算;氨水本身具有污染性,如果用量控制不当,产生的危害甚至不逊于氮氧化物;操作过程对工人的能力要求很高。