氮氧化物的來源、危害及排放現狀氮氧化物的排放與控制1氮氧化物的來源2氮氧化物的危害目錄CONTENTS3氮氧化物的排放現狀與標準氮氧化物的來源通常所說的氮氧化物包括多種化合物,如N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5等,一般用NO?表示。職業環境中接觸的是幾種氣體混合物,主要為NO和NO2,并以NO2為主。而且造成大氣污染的主要是NO和NO2,因此通常所說的NO?是NO、NO2兩者的總稱。1氮氧化物介紹2氮氧化物排放來源自然源人為源NO?污染物來源氮氧化物的來源2氮氧化物排放來源氮氧化物的來源表6-1NO?的成因及主要來源成因（1）高溫燃燒時,空氣中的N:與Oz反應,燃料中的含氮有機物熱解;（2）自然界含氮有機物被細菌分解,火山噴發、雷電及海洋釋放;（3）硝酸、化肥等化工生產中的排放和泄漏;（4）某些工業過程和機動車輛的廢氣散發主要來源自然源(1)自然界的火山噴發、雷電，草原及森林失火;(2)細菌分解含氮的有機化合物,如土壤中細菌的活動。人為源(1)固定源:火力發電廠鍋爐燃燒及各種工業窯爐、垃圾焚燒;(2)移動源:機動車、.輪船和飛機及其他內燃機排氣;(3)工業生產:硝酸生產、冶煉加工、各種硝化過程、電鍍、催化劑制造、硫酸生產、氮肥生產、合成纖維生產、乙二酸生產;(4)其他源:民用爐灶,吸煙、飼料的微生物處理。(1)生產產品過程產生的NO?,如HNO3生產、冶煉等過程。0102(2)處理廢物過程產生的NO?,如垃圾和污泥的焚燒等。(3)化石燃料燃燒過程產生的NO.,如燃煤電廠、交通車船、燃氣和飛機燃料燃燒等。產生NO?的人類活動主要有以下幾種:2氮氧化物排放來源氮氧化物的來源氮氧化物的來源實際上,人為排放的NO?絕大部分源于化石燃料的燃燒過程,并且隨著社會經濟發展水平的提高而呈現增長的趨勢。現代火力發電廠是最大的固定源,機動車輛是主要的移動源。2氮氧化物排放來源氮氧化物的危害在NO?中對人體健康危害最大的是NO2,它比NO的毒性高4倍,可引起肺損害,甚至造成肺水腫,慢性中毒可導致氣管及肺部發生器質性病變。吸入NO2,可引起變性血紅蛋白的形成并對中樞神經系統產生影響。1NO?對人體的影響氮氧化物的危害1NO?對人體的影響表6-2NO2對人類和動物的影響NO2濃度(×10-6)影響NO2濃度(×10-6)影響0.5連續4h暴露,肺細胞病理組織發生變化;連續3~12個月,在患支氣管炎部位有肺氣腫感染,抵抗力減弱25人只能短時間暴露才安全約1聞到臭味501min內感到呼吸異常，鼻受刺激2.5超過7h,豆類、西紅柿等農作物葉子變白803min內感到胸痛3.5超過2h,動植物細菌感染增大100~1500.5～1h就因肺水腫而死5聞到強烈惡臭200以上人立即死亡10~15眼、鼻、呼吸道受到刺激氮氧化物的危害另外大氣NO?和揮發性有機物(VOC)達到一定濃度后,在太陽光照下VOC和NO?經過一系列復雜的光化學反應,可能產生以高濃度O3和細顆粒物為特征的光化學煙霧,其毒性更強。1NO?對人體的影響氮氧化物的危害2NO?對農作物和建筑的影響NO?在空中擴散或溶入地表面、水中,最終形成酸雨,將對大面積樹木和農作物造成重大傷害,甚至造成大片森林枯死,農作物嚴重減產等。氮氧化物的危害2NO?對農作物和建筑的影響酸雨對土壤、農作物、森林、湖泊、魚類和其他動物以及建筑物等產生極大的影響。氮氧化物的排放現狀與標準1NOX的排放現狀2005年,NOX全國排放總量為1990萬t,其中火電約716.4萬t,是最大來源,占36%左右。2019年底,火電NOX排放總量93萬噸,占全國排放總量的比例7.85%。火電NOX歷年排放量氮氧化物的排放現狀與標準2燃煤電廠排放標準顆粒物排放濃度不高于10mg/m3

0102SO2排放濃度不高于35mg/m3NOX排放濃度不高于50mg/m32018年發布“103550”排放標準(超低排放)：氮氧化物的排放現狀與標準2燃煤電廠排放標準地方燃煤電廠大氣污染物排放標準再加嚴。2020.11月,江蘇發布《燃煤電廠大氣污染物排放標準（征求意見稿）》,提出顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度限值為5mg/m3、25mg/m3、30mg/m3,較超低排放（10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3）更加嚴格。該標準一旦正式發布,將成為我國目前最嚴燃煤電廠大氣污染物排放標準。氮氧化物的排放控制技術氮氧化物的排放與控制1Nox排放控制技術2低NOX燃燒技術目錄CONTENTS3煙氣脫硝技術低氮燃燒燃料脫硝煙氣脫硝NOX的控制方法氮氧化物的排放控制技術氮氧化物的排放控制技術燃料脫硝（燃燒前）：將燃料轉化為低氮燃料0102低氮燃燒（燃燒中）：主要通過改變燃燒條件及燃燒器結構煙氣脫硝（燃燒后）：鍋爐尾部加裝煙氣脫硝裝置NOX的控制方法：進行燃料脫硝的難度很大,成本較高,目前還停留在實驗研究階段。廣泛應用的是低氮燃燒技術和煙氣脫硝技術。低氮燃燒技術原理：主要通過改變燃燒條件及燃燒器結構的方法來降低NOx的排放。所采取的措施原則：①降低過量空氣系數和氧氣濃度,使煤粉在缺氧條件下燃燒；②降低燃燒溫度,防止產生局部高溫區；③縮短煙氣在高溫區的停留時間等。主要包括：低氧燃燒技術、空氣分級燃燒、煙氣再循環、低NOx燃燒器。低氮燃燒技術1低氧燃燒技術原理：主要通過降低燃燒的過量空氣系數,使燃燒過程盡量接近理論空氣量的條件。由于煙氣中過量氧的減少,可以抑制NOx的生成,是一種最簡單的降低NO2排放的方法。效果：采用該法使NO2的排放減少15%~20%。限制：過量空氣系數不得低于1.03~1.04,否則,會使CO濃度急劇增加,造成燃燒不完全,同時會導致飛灰含碳量增加,降低燃燒效率。另外,低氧濃度會使爐膛局部出現還原性氣氛,從而降低灰熔點,致使爐內結渣和腐蝕。低氮燃燒技術2空氣分級燃燒原理：將燃燒用的空氣分階段送入。供給各燃燒器的空氣量控制在理論空氣量的90%左右,使煤粉在缺氧的燃燒條件下燃燒。主燃燒區內a=0.9?0.95,在這一燃燒區域內為還原性氣氛,從而抑制NOx的生成。圖6-7空氣分級燃燒示意低氮燃燒技術2空氣分級燃燒之后煙氣進入還原區,主燃區生成的NOx在還原區內發生焰內分解和還原;另外,由于此處的過量空氣空氣系數比主燃區稍高,促進了碳的完全燃燒。圖6-7空氣分級燃燒示意為了完成全部燃燒過程,完全燃燒所需的空氣從燃燒器的上方噴入,與第一、二階段的貧氧燃燒條件下的煙氣混合,在a>1的條件下完成全部燃燒過程。低氮燃燒技術2空氣分級燃燒由于整個燃燒過程所需空氣是分級供入爐內的,使整個燃燒過程分為兩級或兩級以上進行,故稱為空氣分級燃燒。圖6-7空氣分級燃燒示意效果：采用該法一般可使NOx的排放量減少15%?50%。低氮燃燒技術3煙氣再循環原理：在鍋爐的空氣預熱器前抽取一部分低溫煙氣直接送入爐膛（或與一次風或二次風混合后送入爐膛）,這樣既降低了燃燒溫度,也降低了氧氣濃度,因而可以降低NOx的排放濃度。在大型鍋爐中,一般采用空氣煙氣混合器,把煙氣同燃燒空氣混合后送入爐膛。煙氣再循環法對NOx的減排效果與燃料種類和煙氣再循環率有關。低氮燃燒技術3煙氣再循環一般把再循環煙氣量與不采用煙氣再循環時的煙氣量之比,稱為煙氣再循環率。當煙氣再循環率為15%~20%時,煤粉爐的NOx排放濃度可降低約25%。理論上,隨著煙氣再循環率的增大,NOx的降低率也增大,但煙氣再循環率的增大是有限的,再循環煙氣量的增大會使燃燒趨于不穩定,而且使不完全燃燒熱損失增加,故電廠鍋爐的煙氣再循環率一般控制在10%~20%。采用煙氣再循環時要加裝再循環風機、煙道,還需要場地,從而增大了投資,其系統也較復雜。低氮燃燒技術4低NOX燃燒器原理：將前述的空氣或燃料分級原理應用于燃燒器的設計,盡可能降低著火區氧濃度和溫度,從而達到控制NOX生成量的目的。這類特殊設計的燃燒器就是低NOx燃燒器。效果：一般可使NOx排放濃度降低30%?60%。煙氣脫硝技術目前通行的煙氣脫硝工藝大致可分為干法、半干法和濕法三類。煙氣脫硝干法選擇性非催化還原法（SNCR）選擇性催化還原法（SCR）電子束法半干法活性炭脫硫脫硝法濕法臭氧氧化吸收法煙氣脫硝技術NOx與SO2相比,缺乏化學活性,難以被水溶液吸收;0102NOx經還原后成為無毒的N2和H2O,脫硝的副產品便于處理;NH3和尿素是良好的還原劑。干法脫硝占主流地位原因：濕法與干法相比,主要缺點是裝置復雜且龐大;排水要處理,內襯材料腐蝕,副產品處理較難,電耗大,因而在大機組的煙氣脫硝上目前沒有應用。煙氣脫硝技術1選擇性催化還原法（SCR）SCR是脫硝效率最高,是最為成熟的脫硝技術之一。SCR原理：在一定的溫度和催化劑的作用下,還原劑（NH3、尿素等）有選擇地把煙氣中的NOX還原為無毒無污染的N2和H2O。工業應用的還原劑主要是氨和尿素。在SCR反應中,催化劑具有選擇性,使還原劑NH3一般只與NOx反應生成N2,而不與O2反應生成NOx,所以稱為選擇性催化還原反應。煙氣脫硝技術常用的催化劑為V2O5/TiO2,為了保證催化劑的活性,其最佳反應溫度為300~420℃,所以SCR脫硝系統在火電廠中常布置在置于鍋爐之后的省煤器與空氣預熱器之間。煙氣脫硝技術SCR優點脫硝效率較高,可達80%~90%,技術成熟。SCR缺點系統復雜,消耗催化劑,投資高。催化劑的成本約占SCR初投資的50%,且催化劑壽命一般只有2~3年,所以無論初投資還是運行成本,催化劑所占的比重都非常大。不需要催化劑的SNCR自然成了人們的的另一選擇。煙氣脫硝技術2選擇性非催化還原法（SNCR）SNCR原理：SNCR脫硝技術是用NH3等還原劑噴入爐內,在沒有催化劑的情況下,在800~1250℃的溫度區域,該還原劑NH3與煙氣中的NOx反應生成N2的技術,在該反應中,NH3具有選擇性,基本不與O2作用,所以稱為選擇性非催化還原技術。煙氣脫硝技術SNCR法對溫度的要求比較嚴格：800~1250℃溫度太高,氨的氧化反應起主導作用,反而生成NOx,且造成氨的浪費；溫度太低,則不能發生還原反應或反應不完全,造成氨殘留增加,引起大量氨泄露。還原劑注入位置：多部位由于鍋爐的負荷不同，最適宜溫度的位置在鍋爐中也有變化。因此只有在多個部位注入且各部位的注入量不同時，才能獲得最優結果。煙氣脫硝技術SNCR優點不需要使用催化劑,設備投資少,占地面積小；適合初始NOX排放濃度不高的新建鍋爐和改造鍋爐。SNCR缺點效率低,還原劑消耗量相對大,氨逃逸大,燃燒高硫煤時生成NH4HSO4較多等缺點。煙氣脫硝技術3混合SNCR-SCR煙氣脫硝技術SNCR/SCR聯合煙氣脫硝工藝結合了SCR高效