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煙氣脫硝——氮氧化物的危害及控制
發(fā)布時間：
2023-02-28
氮氧化物的的危害有哪些?
1、NO能使人中樞神經(jīng)麻痹并導致死亡，NO?會造成哮喘和肺氣腫，破壞人的心、肺，肝、腎及造血組織的功能喪失，其毒性比NO更強。無論是NO、NO?或N?O，在空氣中的最高允許濃度為5mg/m³(以NO?計)。
2、NOx與SO?一樣，在大氣中會通過干沉降和濕沉降兩種方式降落到地面，最終的歸宿是硝酸鹽或是硝酸。硝酸型酸雨的危害程度比硫酸型酸雨的更強，因為它在對水體的酸化、對土壤的淋溶貧化、對農(nóng)作物和森林的灼傷毀壞、對建筑物和文物的腐蝕損傷等方面絲毫不不遜于硫酸型酸雨。所不同的是，它給土壤帶來一定的有益氮分，但這種“利”遠小于“弊”，因為它可能帶來地表水富營養(yǎng)化，并對水生和陸地的生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。
3、大氣中的NOx有一部分進入同溫層對臭氧層造成破壞，使臭氧層減薄甚至形成空洞，對人類生活帶來不利影響;同對NOx中的N?O也是引起全球氣候變暖的因素之一，雖然其數(shù)量極少，但其溫室效應(yīng)的能力是CO?的200-300倍。
影響NOx生成的主要因素有哪些?
答：鍋爐煙氣中的NOx主要來自燃料中的氮，從總體上看燃料氮含量越高，則NOx的排放量也就越大。此外還有很多因素都會影響鍋爐煙氣中的NOx含量的多少，有燃料種類的影響，有運行條件的影響，也有鍋爐負荷的影響。
1、鍋爐燃料特性影響煤揮發(fā)成分中的各種元素比會影響燃燒過程中的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比值條件下，轉(zhuǎn)化率還與過量空氣系數(shù)有關(guān)，過量空氣系數(shù)大，轉(zhuǎn)化率高，使NOx排放量增加。此外，煤中硫/氮(S/N)比值也會影響到SO?和NOx的排放水平，S和N氧化時會相互競爭，因此，在鍋爐煙氣中隨SO?排放量的升高，NOx排放量會相應(yīng)降低。
2、鍋爐過量空氣系數(shù)影響當空氣不分級進入爐膛時，降低過量空氣系數(shù)，在一定程度上會起到限制反應(yīng)區(qū)內(nèi)氧濃度的止的，因而對NOx的生成有明顯的控制作用，采用這種方法可使NOx的生成量降低15%-20%。但是CO隨之增加，燃燒效率下降。當空氣分級進入時，可有效降低NOx排放量，隨著一次風量減少，二次風量增，N被氧人的速度降低，NOx的排放量也相應(yīng)下降。
3、鍋爐燃燒溫度影響燃燒溫度對NOx排放量的影響已取得共識，即隨著爐內(nèi)燃燒溫度的提高，NOx排放量上升。
4、鍋爐負荷率影響通常情況下，增大負荷率，增加給煤量，燃燒室及尾部受熱面處的煙溫隨之增高，揮發(fā)分N生成的NOx隨之增加。
控制NOx的措施有那些?
鍋爐氮氧化物的控制主要分為一次措施和二次措施。一次措施是指控制燃燒過程中氮氧化物的生成，一次措施主要有低過量空氣系數(shù)運行，空氣分級燃燒，煙氣循環(huán)，水煤漿技術(shù)。二次措施是把已經(jīng)生成的氮氧化物通過某種手段再還原為氮氣。鍋爐煙氣氮氧化物的控制，就是二次措施。二次措施現(xiàn)在主要有燃料再燃，選擇性催化還原法，非選擇性催化還原法。選擇性催化還原法催化劑選擇還原是基于氨和氮氧化物反應(yīng)。這種方法選擇氨作為還原劑，金屬基和碳基作為催化劑。一般就是把氨噴到省煤器和空預器之間的煙氣中。氨和煙氣混合物通過催化床，氨和氮氧化物反應(yīng)生成氮氣和水蒸汽。非選擇性催化還原法在合適的溫度下，無催化劑的情況下，還原劑NH?把氮氧化物轉(zhuǎn)換為氨分子和水。
有關(guān)NOx的控制方法從燃料的生命周期的三個階段入手，即燃燒前、燃燒中和燃燒后。當前，燃燒前脫硝的研究很少，幾乎所有的研究都集中在燃燒中和燃燒后的NOx控制。所以在國際上把燃燒中NOx的所有控制措施統(tǒng)稱為一次措施，把燃燒后的NOx控制措施稱為二次措施，又稱為煙氣脫硝技術(shù)。
目前普遍采用的燃燒中NOx控制技術(shù)即為低NOx燃燒技術(shù)，主要有低NOx燃燒器、空氣分級燃燒和燃料分級燃燒。應(yīng)用在燃煤電站鍋爐上的成熟煙氣脫硝技術(shù)主要有選擇性催化還原技術(shù)(SCR)、選擇性非催化還原技術(shù)以(SNCR)及SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)。
選擇性催化還原法：
選擇性催化還原法的原理是，在催化劑的作用下，使用可以與氮氧化物（主要是一氧化氮）發(fā)生還原反應(yīng)，而不與其他氣體發(fā)生反應(yīng)的的還原劑來生成氮氣。最常用的還原劑是氨氣，配合的催化劑是205號二氧化鈦，整個反應(yīng)過程在氧氣充足的情況下進行。在氧化物質(zhì)存在的條件下，只有選擇性催化還原法能夠有效地消除一氧化氮。這種針對性的降低一氧化氮排放的方法，在理論情況下（氨氣量選擇非常精準、催化劑活性非常好），降低率可以達到九成。不過在實際情況中，由于氨氣的控制量需要人工來操作，與理論值偏差量較大，導致氮氧化物的再生，實際降低量往往在七成左右，不過這仍然是一個非?？捎^的數(shù)字。這種方法的優(yōu)點除了上面所說的外，還有環(huán)境溫度控制很低、催化劑安全無危害、工作設(shè)備經(jīng)久耐用等等。它的缺點是：氨水對一般管道具有腐蝕性，所以采用該方法需要選擇特別的管道，極大地增加了預算；氨水本身具有污染性，如果用量控制不當，產(chǎn)生的危害甚至不遜于氮氧化物；操作過程對工人的能力要求很高。
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