固定源氮氧化物污染控制
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《大气污染物控制工程》 固定源氮氧化物污染控制
锅 炉
空气烟气 混合器
空
去引风机
气
预
热
送风机
器
再循环风机
NOx降低百分数，%
二、传统低氮氧化物燃烧技术
烟气循环燃烧
适合液态排渣炉、燃油和燃气锅炉； 不适于固态排渣炉。
一、氮氧化物的种类和性质
NOx(NOy、NOz)
NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、 N2O5、N2O2、N4O NOx = NO + NO2 NOy = NO + NO2 + HNO2 + HNO3 + PAN + RNO3 +pNO3-+… NOz=NOy–NOx
一、氮氧化物的种类和性质
环
器化催
还化
原还
法原
法
第九章 固定源氮氧化物的污染控制
选择性催化还原技术
一、选择性催化还原技术(SCR)原理
温度：290～430℃。
扩散
反应
还原剂：氨、尿素
4NO
4NH 3
O2
催化剂：贵金属、金属氧
化物、炭基催化剂、分子筛。
扩散 4N2
6H2O
主反应
吸附
4NH3 + 4NO + O2 4N2 + 6H2O
第九章 固定源氮氧化物的污染控制
9-1 概述
主要内容
1. 氮氧化物的性质、来源及影响 2. 低氮氧化物燃烧技术 3. 烟气脱硝技术 4. 烟气同时脱硫脱硝技术 5. 固定源氮氧化物控制技术评价 6. 我国氮氧化物排放控制策略
一、氮氧化物的种类和性质
NOx(NOy、NOz)
NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、 N2O5、N2O2、N4O NOx = NO + NO2 NOy = NO + NO2 + HNO2 + HNO3 + PAN + RNO3 +pNO3-+… NOz=NOy–NOx
固定污染源烟气排放氮氧化物(NOx)连续监测技术和质量保证
3
物染污态气
� m/gm71 �mpp6 ≤ 差 误 对 绝 � 时 � m/gm75 �mpp02 ≤
3 3
求 要标指 术技测 监对比 SMEC
� 度 浓 放 排 2OS 定 测 法 方 比 参 当 。%51 ± 过 超 不 差 误 对 相 � 时 m/gm 002 �
3
�%02 ± 过 超 不 差 误 对 相 � 时 m/gm 002 ≤ � m/gm 001 �
元单测监动自续连放排xON
�统系水排凝冷、统系放排气尾�统系助辅 仪析分体气试测 �泵样采、统系湿除 、器滤过、管热伴样采、头探样采�统系取抽 构结成组的元单测监动自续连放排xON
泵流射 泵膜隔 �力能气抽�泵样采 膜透渗、冷制械机、冷制子电�度温却冷� 统系湿除 温控自 率功恒 �度温凝冷的中质介气烟于高应度温热加� 线管热伴 �气空缩压厂工�置装吹反热加 �料材瓷陶孔多或钢绣不�器滤过装安 头探样采
法量测接直
值基湿体气为果结量测 准校池气标 等源光、�式置 内其尤�镜射反洁清护维意注应常日�置装样取有没于由 外红散分非 �SAOD�法谱光收吸分差 �法长波双�法长波单�法方析分
法量测接直
�程光双�图意示构结式置外和置内量测接直
法磁顺、法锆化氧、法学化电�量 氧 含 等法 收 吸 外 红 、 法 容 电 温高 、 法 氧 湿 / 干 � 度 湿 气 烟 �压静/压动�器感传力压�力压气烟 等法偶电热、法阻电铂�度温气烟 法波声超、法衡平热、法器感传压差�速流气烟
置位装安SMEC气烟
装安SMEC气烟
。度长的段管后置位装安于大 须必度长的段管直前置位装安但�面断的定稳流气在 择选能可尽应�时求要述上足满能不置位装安当
d2
d4
物染污态气
� m/gm71 �mpp6 ≤ 差 误 对 绝 � 时 � m/gm75 �mpp02 ≤
3 3
求 要标指 术技测 监对比 SMEC
� 度 浓 放 排 2OS 定 测 法 方 比 参 当 。%51 ± 过 超 不 差 误 对 相 � 时 m/gm 002 �
3
�%02 ± 过 超 不 差 误 对 相 � 时 m/gm 002 ≤ � m/gm 001 �
元单测监动自续连放排xON
�统系水排凝冷、统系放排气尾�统系助辅 仪析分体气试测 �泵样采、统系湿除 、器滤过、管热伴样采、头探样采�统系取抽 构结成组的元单测监动自续连放排xON
泵流射 泵膜隔 �力能气抽�泵样采 膜透渗、冷制械机、冷制子电�度温却冷� 统系湿除 温控自 率功恒 �度温凝冷的中质介气烟于高应度温热加� 线管热伴 �气空缩压厂工�置装吹反热加 �料材瓷陶孔多或钢绣不�器滤过装安 头探样采
法量测接直
值基湿体气为果结量测 准校池气标 等源光、�式置 内其尤�镜射反洁清护维意注应常日�置装样取有没于由 外红散分非 �SAOD�法谱光收吸分差 �法长波双�法长波单�法方析分
法量测接直
�程光双�图意示构结式置外和置内量测接直
法磁顺、法锆化氧、法学化电�量 氧 含 等法 收 吸 外 红 、 法 容 电 温高 、 法 氧 湿 / 干 � 度 湿 气 烟 �压静/压动�器感传力压�力压气烟 等法偶电热、法阻电铂�度温气烟 法波声超、法衡平热、法器感传压差�速流气烟
置位装安SMEC气烟
装安SMEC气烟
。度长的段管后置位装安于大 须必度长的段管直前置位装安但�面断的定稳流气在 择选能可尽应�时求要述上足满能不置位装安当
d2
d4
第九章氮氧化物控制
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 ])
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 ])
HJ692-2014固定污染源废气氮氧化物的测定非分散红外吸收法（高清..
式中
——NO2 NO 转换效率 % ——直接测定模式 测定标准气体的浓度 μmol/mol
——NO2 标准气体的浓度 μmol/mol
10.3 结果表示
氮氧化物的浓度 算结果只保留整数 当浓度 算结果较高时
保留四
效数
11 精密度和准确度
精密度和准确度测定中 NO 浓度均以 NO2 11.1 方法的精密度
9.2.2 品测定
把采 管插入烟道采 点 以仪器规定的采 流量连续自动采 用废气清洗采 管 抽 废气
进行测定 待仪器读数稳定
记录读数 每分钟 少记录一次监测结果
9.3 测定结束
测定结束 将采 管置于清洁的 境空气或高纯氮气中 使仪器示值回到零点 关机
9.4 NO2 NO转化率测定方法 将一定浓度的 NO2 标准气体通入转换器 再进入仪器进行测定 测定结果 标准气体的浓度 值 NO2 NO 转化率
-I-
前言
贯彻 中华人民共和国 境保护法 和 中华人民共和国大气污染 治法 保护
境 保障人民身体健康 规范固定污染源废气中氮氧化物的监测方法 制定本标准
本标准规定了测定固定污染源废气中氮氧化物的非分散红外吸收法
本标准 首次发
本标准由 境保护部科技标准 组 制
本标准起草单 中国 境监测总站 海 境监测中心 河北省 境监测中心站
本电子版 发 稿 请以中国 境科学出版社出版的 式标准文本 准
2014-2-7发布
2014-4-15实施
境保护部
发布
目次
前 言 ............................................................................................................................................. II 1 适用范围.......................................................................................................................................1 2 规范性引用文件...........................................................................................................................1 3 术语和定义...................................................................................................................................1 4 方法原理.......................................................................................................................................1 5 扰和消除...................................................................................................................................1 6 试剂 材料...................................................................................................................................1 7 仪器和设备...................................................................................................................................2 8 品 .............................................................................................................................................. 2 9 分析步骤.......................................................................................................................................2 10 结果 算 表示.........................................................................................................................3 11 精密度和准确度.........................................................................................................................3 12 质量保证和质量控制.................................................................................................................4 13 注意 项.....................................................................................................................................4 附录 A 资料性附录 测定前 仪器性能审 表……………………………………………….5
氮氧化物污染控制的国际政策比较分析综述
3
一、全球氮氧化物污染概况
全球氮氧化物人为源排放量1850-2000年间变化趋势
Lamarque J F, et al., 2010.
以1850年为基年，在第一个50年里，氮氧化物排放 有所增加；在第二个50年里，明显增加；在第三个 50年（至2000年）显著增加。
4
一、全球氮氧化物污染概况
美国2005年颁布的《州际清洁大
气法案》也考虑了多指标的大气污 染控制政策，将臭氧和细颗粒物的 污染控制纳入同一政策体系中。
7
二、国外氮氧化物防治经验
2 制定相应的标准体系
排放标准
固定源：美国环保署通过执行酸雨计划中的氮氧化物削减
计划来控制固定源氮氧化物污染。酸雨计划分两个阶段在 全国范围实施燃煤电厂的氮氧化物削减，第一阶段（19961999年）的削减对象为固态排渣墙式锅炉以及切向燃烧锅 炉，第二阶段（2000年至今）的削减对象为格状喷燃器、 旋风燃烧器、湿态排渣锅炉以及立式燃烧锅炉。
推动实施区域联防联控
来解决酸雨和近地面臭氧等大气污染物跨界输送导致的问题。 1988年，联合国欧洲经济委员会制定了该公约之下的旨在控制氮 氧化物排放和输送的《索菲亚协议》，规定到1994年为止，氮氧 化物排放量要冻结在1987年的水平，并且自1989年开始，10年间 应削减氮氧化物30%的排放量。
10
氮氧化物污染控制的国际政策比较分析
环境保护部环境保护对外合作中心 全球环境政策研究组
杜譞 朱留财 程天金
二〇一一年四月二十七日
1
主要内容
一
全球氮氧化物污染概况
二
国外氮氧化物防治经验
我国氮氧化物污染状况 对策建议
2
三
四
引言
一、全球氮氧化物污染概况
全球氮氧化物人为源排放量1850-2000年间变化趋势
Lamarque J F, et al., 2010.
以1850年为基年，在第一个50年里，氮氧化物排放 有所增加；在第二个50年里，明显增加；在第三个 50年（至2000年）显著增加。
4
一、全球氮氧化物污染概况
美国2005年颁布的《州际清洁大
气法案》也考虑了多指标的大气污 染控制政策，将臭氧和细颗粒物的 污染控制纳入同一政策体系中。
7
二、国外氮氧化物防治经验
2 制定相应的标准体系
排放标准
固定源：美国环保署通过执行酸雨计划中的氮氧化物削减
计划来控制固定源氮氧化物污染。酸雨计划分两个阶段在 全国范围实施燃煤电厂的氮氧化物削减，第一阶段（19961999年）的削减对象为固态排渣墙式锅炉以及切向燃烧锅 炉，第二阶段（2000年至今）的削减对象为格状喷燃器、 旋风燃烧器、湿态排渣锅炉以及立式燃烧锅炉。
推动实施区域联防联控
来解决酸雨和近地面臭氧等大气污染物跨界输送导致的问题。 1988年，联合国欧洲经济委员会制定了该公约之下的旨在控制氮 氧化物排放和输送的《索菲亚协议》，规定到1994年为止，氮氧 化物排放量要冻结在1987年的水平，并且自1989年开始，10年间 应削减氮氧化物30%的排放量。
10
氮氧化物污染控制的国际政策比较分析
环境保护部环境保护对外合作中心 全球环境政策研究组
杜譞 朱留财 程天金
二〇一一年四月二十七日
1
主要内容
一
全球氮氧化物污染概况
二
国外氮氧化物防治经验
我国氮氧化物污染状况 对策建议
2
三
四
引言
9-固定源氮氧化物污染控制
NOx = NO + NO2
NOy = NO + NO2 + HNO3 + PAN + HONO + NO3 + N2O5 + RNO3 +NO3-+ …
NOz=NOy–NOx
5
一、氮氧化物的性质、来源及影响
1. 氮氧化物的种类和性质
➢ NO、NO2
6
一、氮氧化物的性质、来源及影响
1. 氮氧化物的种类和性质
➢ NOx排放对PM2.5的影响
城市
北京 上海 大连 成都 广州 深圳
PM2.5中NO3-的比例
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
100
6
2002
105
6.9
2002
62
5.8
NO3-/SO420.62 0.6 0.59 0.37 0.6 0.33
4. 低氮氧化物燃烧技术比较
低氮燃烧技术小结
技术名称 低氧燃烧
效果 最多降低20%
烟气再循环 （FGR）
空气分级燃烧 （OFA）
最多20% 最多30%
31
二、低氮氧化物燃烧技术
2. 传统低氮氧化物燃烧技术
④ 分段燃烧技术
32
二、低氮氧化物燃烧技术
2. 传统低氮氧化物燃烧技术
⑤ 再燃技术
• 在炉膛的特定区域内注入 再燃燃料(占燃料总量的 10%-30%)
• 再燃燃料：天然气；微细 的煤粉(停留时间长)
• 与燃尽风配合使用可减少 60%的氮排放
NOy = NO + NO2 + HNO3 + PAN + HONO + NO3 + N2O5 + RNO3 +NO3-+ …
NOz=NOy–NOx
5
一、氮氧化物的性质、来源及影响
1. 氮氧化物的种类和性质
➢ NO、NO2
6
一、氮氧化物的性质、来源及影响
1. 氮氧化物的种类和性质
➢ NOx排放对PM2.5的影响
城市
北京 上海 大连 成都 广州 深圳
PM2.5中NO3-的比例
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
100
6
2002
105
6.9
2002
62
5.8
NO3-/SO420.62 0.6 0.59 0.37 0.6 0.33
4. 低氮氧化物燃烧技术比较
低氮燃烧技术小结
技术名称 低氧燃烧
效果 最多降低20%
烟气再循环 （FGR）
空气分级燃烧 （OFA）
最多20% 最多30%
31
二、低氮氧化物燃烧技术
2. 传统低氮氧化物燃烧技术
④ 分段燃烧技术
32
二、低氮氧化物燃烧技术
2. 传统低氮氧化物燃烧技术
⑤ 再燃技术
• 在炉膛的特定区域内注入 再燃燃料(占燃料总量的 10%-30%)
• 再燃燃料：天然气；微细 的煤粉(停留时间长)
• 与燃尽风配合使用可减少 60%的氮排放
氮氧化物污染控制的国际政策比较分析
二、国外氮氧化物防治经验
3 欧盟
1999年，欧盟各成员国签署的《控制酸沉降、富营养化和臭
推动实施区域联防联控
氧协议》制定了各签署国到2010年的氮氧化物排放限制目标。 另外，欧盟于1997年通过了一项酸雨防治战略，旨在同时解决 欧盟范围内的酸沉降、富营养化以及近地面臭氧问题。由于氮 氧化物是这三类二次污染问题的前体物质，因此该战略通过制 定全欧盟排放总量目标来解决这些问题。
2. 开展氮氧化物区域联防联控
存在严重的氮氧化物污染问题的地区，有必要 制定区域层面的氮氧化物污染联防联控政策， 建立污染源协调和管理机制，从而有效地解决 区域整体的环境污染问题。
24
17
二、国外氮氧化物防治经验
5 披露企业污染排放信息
企业的污染 控制手段和 实施情况直 接影响到减 排效果。
2009年10月8日全球第一份具有法律 约束效力的《污染物排放和转移登记议 定书》在欧洲17个国家正式生效，并向 所有联合国成员国或区域一体化组织开 放。 参加《议定书》的国家必须对其国内 工业、农业、交通和商业等领域排放的 包括氮氧化物在内的86种主要污染物污 染源进行登记和通报，并将数据以网上 公开登记册等方式向公众公开。
美国2005年颁布的《州际清洁大
气法案》也考虑了多指标的大气污 染控制政策，将臭氧和细颗粒物的 污染控制纳入同一政策体系中。
7
二、国外氮氧化物防治经验
2 制定相应的标准体系
排放标准
固定源：美国环保署通过执行酸雨计划中的氮氧化物削减
计划来控制固定源氮氧化物污染。酸雨计划分两个阶段在 全国范围实施燃煤电厂的氮氧化物削减，第一阶段（19961999年）的削减对象为固态排渣墙式锅炉以及切向燃烧锅 炉，第二阶段（2000年至今）的削减对象为格状喷燃器、 旋风燃烧器、湿态排渣锅炉以及立式燃烧锅炉。
固定污染源烟气排放氮氧化物(NOx)连续监测技术和质量保证
二氧化硫
非分散红外 非分散紫外 DOAS GFC 电化学
DOAS 傅立叶红外 非分散红外
紫外荧光
DOAS 非分散紫外 非分散红外
氮氧化物
非分散红外 非分散紫外 DOAS GFC 电化学
DOAS 傅立叶红外 非分散红外
化学发光
DOAS 非分散紫外 非分散红外
监测分析原理
NOx排放连续自动监测单元
采样方法：完全抽取、稀释抽取、直接测量 分析方法： 吸收光谱技术：非分散红外（NDIR）、非分散紫外 （NDUV）、紫外差分吸收（DOAS）、气体过滤相关 （GFC）等
分析方法：紫外差分吸收（DOAS）、傅立叶红外 非分散红外
输送中气体不降温，成分不变吸附很少 测试结果为气体的湿基浓度
监测分析原理
直接抽取法----冷凝干燥系统
前处理方式： 在采样探头上装有过滤器，在探头之后进行预处理（除 湿），输送气体的管路不需要加热，进入分析仪分析测试。 （维护不方便）
后处理方式： 在采样探头上装有过滤器，气体伴热至分析仪之前进行 预处理（除湿），输送气体的管路需要加热，进入分析仪分析 测试。 （过程有损失）
固定污染源烟气排放氮氧化物 （NOx）连续监测技术和质量保证
中国环境监测总站 王强 2011年5月
烟气氮氧化物（NOx）连续监测系统
烟气排放连续监测系统（CEMS）的一部分 50%-60%左右安装（NO）
氮氧化物NOx一般包括NO和NO2
CEMS的含义
烟气排放连续监测系统（CEMS）
对固定污染源颗粒物浓度和气态污染 物浓度以及污染物排放总量进行连续自 动监测，并将监测数据和信息传送到环 保主管部门，以确保排污企业排放污染 物浓度和排放总量达标。
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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？
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
• 炉膛内整体空气分级 的低氮直流燃烧器
• 空气分级的低氮旋流 燃烧器
• 浓淡偏差型低氮燃烧 器
• 空气/燃料分级低氮燃 烧器
26
二、低氮氧化物燃烧技术
2. 传统低氮氧化物燃烧技术
① 低氧燃烧
• 与燃料种类、燃烧方式以及排渣方式有关 • CO、HC、碳黑产生量增加
最小空气 过剩系数
27
二、低氮氧化物燃烧技术
四角切圆燃烧器
上下左右摆 动SOFA
偏转二次风
一次风
夹角大小非常关键 35
二、低氮氧化物燃烧技术
3. 先进低氮氧化物燃烧技术
① 炉膛整体空气分级的低NOx燃烧器
• 改造案例
思考题：设计炉膛整体空气分级的直流低NOx燃烧器关键是什么？
36
二、低氮氧化物燃烧技术
3. 先进低氮氧化物燃烧技术
② 空气分级的低NOx旋流燃烧器(燃烧器分级燃烧)
热力型NOx减少
38
二、低氮氧化物燃烧技术
3. 先进低氮氧化物燃烧技术
④ 空气/燃料分级的低NOx燃烧器
• 接近理论空燃比的空气和燃料形成稳定的一次火焰 • 一次火焰区下游形成低氧还原区，还原已生成的NOx • 通入分级空气，控制氧的浓度，减少NOx的发生
还原燃料比 例20～30%
39
二、低氮氧化物燃烧技术
污染源
未采取控制措施时的NOX排放系数 平均排放系数
煤 民用（包括商业） 工业及电力
4 kg/t煤 7-18.5 kg/t煤
燃料油 民用（包括商业） 工业 电力
1.4-8.6 kg/1000升油 8.7 kg/1000升油 12.5 kg/1000升油
天然气 民用（包括商业） 工业 电力
1.85 kg/1000m3天然气 3.4 kg/1000m3天然气 6.25 kg/1000m3天然气
20
一、氮氧化物的性质、来源及影响
5. 氮氧化物减排措施与途径
➢ 固定燃烧源氮氧化物排放控制技术
锅炉NOX排放控制技术
燃料脱氮
烟气脱硝
燃烧调整
催 化 还 原
催 化 分 解
液 膜 法
等
法
离 子
体
生 物 法
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
燃烧器布 置形式 墙式 墙式 墙式 墙式 切圆 切圆 切圆 切圆 切圆 切圆
煤种
烟煤 烟煤 亚烟煤 亚烟煤 烟煤 烟煤 烟煤 亚烟煤 亚烟煤 亚烟煤
一次控制技术
低氮燃烧器 低氮燃烧器+燃尽风
低氮燃烧器 低氮燃烧器+燃尽风
强耦合燃尽风 分离燃尽风
低氮燃烧器+燃尽风 强耦合燃尽风 分离燃尽风
低氮燃烧器+燃尽风
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一、氮氧化物的性质、来源及影响
4. 氮氧化物排放的环境影响
➢ NOx排放对O3的影响
NO+HC+O2—光照—NO2氧化物排放的环境影响
➢ NOx排放对PM2.5的影响
城市
北京 上海 大连 成都 广州 深圳
PM2.5中NO3-的比例
年
1999-2007 2003-2005
燃尽风喷口
一次风、煤粉 和二次风
保证完全 燃烧
低氧燃烧 抑制NOx
生成
燃尽风风量： 5%～30% 喷嘴位置
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二、低氮氧化物燃烧技术
2. 传统低氮氧化物燃烧技术
④ 分段燃烧技术
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二、低氮氧化物燃烧技术
2. 传统低氮氧化物燃烧技术
⑤ 再燃技术
• 在炉膛的特定区域内注入 再燃燃料(占燃料总量的 10%-30%)
• 一次火焰区：富燃，N组分析出但难以转化 • 二次火焰区：燃尽CO、HC等
与燃尽风结合可减 少50%以上NOx
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二、低氮氧化物燃烧技术
3. 先进低氮氧化物燃烧技术
③ 浓淡偏差型低NOx燃烧器
• 富粉流的空气量少，抑制燃料型NOx的生成； • 贫粉流因空气量多，燃料型NOx生成增多，但因温度低，
2005 2002 2002 2002
PM2.5 质量浓度，ug/m3 NO3-，%
145
7.7
95
6.6
57
4.3
100
6
105
6.9
62
5.8
NO3-/SO420.62 0.6 0.59 0.37 0.6 0.33
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一、氮氧化物的性质、来源及影响
4. 氮氧化物排放的环境影响
➢ NOx排放对酸沉降的影响
➢ 控制NOx形成的因素
① 燃烧区温度及其分布 ② 氧浓度：空气－燃料比 ③ 反应时间：燃料及燃烧
产物在火焰高温区和炉 膛内的停留时间 ④ 后燃烧区的冷却程度
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二、低氮氧化物燃烧技术
1. 低氮氧化物燃烧技术概述
➢ 主要低NOx燃烧技术
传统低NOx燃烧技术
先进低NOx燃烧技术
• 低氧燃烧 • 降低助燃空气预热温度 • 烟气循环燃烧 • 分段燃烧技术 • 再燃技术
最多20% 最多30%
优点 投资最少 有运行经验
能改善混合和燃烧 中等投资
投资低 有运行经验
缺点 导致飞灰含碳量增加
增加再循环风机
并不是对所有炉膛都适用，有 可能引起炉内腐蚀和结渣，并 降低燃烧效率
2. 传统低氮氧化物燃烧技术
② 降低助燃空气预热温度
• 燃烧空气由27oC预热到315oC，NO排放量增加3倍 • 降低火焰区的温度峰值，适合燃气锅炉
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二、低氮氧化物燃烧技术
2. 传统低氮氧化物燃烧技术
③ 烟气循环燃烧
• 适合液态排渣炉、燃油和燃气锅炉
降低氧浓度和燃烧区温度－ 主要减少热力型NOx
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
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一、氮氧化物的性质、来源及影响
1. 氮氧化物的种类和性质
NO在大气中氧化成 反生N应O成2生，细成进颗H一粒N步物O与3或，水者再
形成酸雨
所有的高温过程，
如闪电和燃烧，均
使 反
应空形气成中N的ON，2 和同O时2
燃料中的部分氮也
转化为NO或者NO2
降雨可去除大气 中在的海N洋O上2，。并海沉洋降 微生物将其还原
成N2或者NH3
在化石燃料形成
所有的硝酸盐均 可溶解，因此沉 降到土地上的硝
过程中，动植物 中的氮也被键合
进来
酸盐都溶入土壤
动植物需要N形成蛋白质，
少数微生物和植物使用大
气中的氮，多数动植物依
赖于固定氮
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一、氮氧化物的性质、来源及影响
3. 氮氧化物的来源与排放
全 球 氮 氧 化 物 排 放
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一、氮氧化物的性质、来源及影响
3. 氮氧化物的来源与排放
➢ 美国的氮氧化物排放
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一、氮氧化物的性质、来源及影响
3. 氮氧化物的来源与排放
➢ 我国的氮氧化物排放
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一、氮氧化物的性质、来源及影响
3. 氮氧化物的来源与排放
➢ 我国的氮氧化物排放
非道路交 通 9%
道路交通 17%
其它 2%
电厂 31%
民用炉灶 5%
工艺过程 19%
工业锅炉 17%
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一、氮氧化物的性质、来源及影响
第九章 固定源氮氧化物污染控制
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
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一、氮氧化物的性质、来源及影响
1. 氮氧化物的种类和性质 2. 受人为活动影响的氮循环 3. 氮氧化物的来源与排放 4. 氮氧化物排放的环境影响 5. 氮氧化物减排措施与途径
➢ N2O
• 单个分子的温室效应为CO2的300倍，并参与臭氧层 的破坏
气体
影响份额,%
来源
CO2
49
CH4
18
CFC11~12
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化石燃料燃烧、生物焚烧 农业
化学工业
N2O
6
肥料、生物焚烧、化石燃料燃烧
其他（如O3）
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臭氧
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一、氮氧化物的性质、来源及影响
2. 受人为活动影响的氮循环
要控制燃料燃烧 产所生有的的N硝O酸x，盐由可于 溶化，为无固法体将，N只O能x转 将释其放还到原大成气N中2并
一、氮氧化物的性质、来源及影响
5. 氮氧化物减排措施与途径
➢ 燃烧过程产生的NOx
燃料型NOx 燃料中的固定氮
生成的NOx