《烟气净化》课程电子教案（PPT教学课件）第五章 氮氧化物的生成和控制

第五章 氮氧化物的生成和控制

第五章 氮氧化物的生成和控制

主要内容 15.1NO2的形成、分类和危害 5.2温度型NOx的生成机理 5.3快速型NOx的生成机理 5.4燃料型NOx的生成机理 5.5煤燃烧时NO的控制机理 5.6降低NOx排放的主要技术措施

主要内容 5.1 NOx的形成、分类和危害 5.2 温度型NOx的生成机理 5.3 快速型NOx的生成机理 5.4 燃料型NOx的生成机理 5.5 煤燃烧时NOx的控制机理 5.6 降低NOx排放的主要技术措施

5.1NO的形成、分类和危害 在燃烧过程中生成的氮氧化物,几乎全是 通常把这两种氮的氧化物称为 NOx的危害 NO: 2NO+ O2 2NO2 -/NO2:红棕色有害的恶臭气体,发生光化学反应 ∠NO2→NO+O O+O2+M→O2+M O2+NO→NO2+O □ 20:破坏大气平流层中的臭氧层

5.1 NOx的形成、分类和危害 在燃烧过程中生成的氮氧化物，几乎全是NO和 NO2通常把这两种氮的氧化物称为NOx。 NOx的危害 NO：2NO + O2 2NO2 NO2：红棕色有害的恶臭气体，发生光化学反应 NO2 → NO+O O+O2+M→O3+M O3+NO→NO2 +O2 N2O: 破坏大气平流层中的臭氧层

NO2和O3浓度的日变化 4.0 0.8 O 0.6 0.2 1146t8 时间(h)

NO2和O3浓度的日变化

三种不同生成机理的Nox 燃料燃烧过程生成的三种不同生成机理 的NOx (也称热机理型NOX, Thermal NOx) (也称瞬时NOx, Prompt NOX) (Fuel NOx)

三种不同生成机理的NOx 燃料燃烧过程生成的三种不同生成机理 的NOx： (1)温度型NOx(也称热机理型NOx， Thermal NOx) (2)快速型NOx(也称瞬时NOx，Prompt NOx) (3)燃料型NOx(Fuel NOx)

NO和NO2的热力学平衡 在高温下生成NO和NO2的总反应式可以简写 为 N+O2NO NO+-O NO 2 实际上排烟中约有90~95%的NO、仍然是NO ,这主要是由于当温度降到1300°以下时,生 5成NO2的反应速率将变得非常缓慢

NO和NO2的热力学平衡 在高温下生成NO和NO2的总反应式可以简写 为： 实际上排烟中约有90～95%的NOx仍然是NO ，这主要是由于当温度降到1300℃以下时，生 成NO2的反应速率将变得非常缓慢 N2 +O2  2NO 2 2 2 1 NO + O  NO

52温度型NOx的生成机理 5.2.1捷里道维奇机理:No的生成是在存在氧原 子的条件下由以下这一组链锁反应来进行的 O2+M分20+M N,+OON+NO (E,=314KJ/mol, E_=O) 02+NNO+O (E2=29KJ/mol, E2=165KJ/mo)

5.2温度型NOx的生成机理 5.2.1捷里道维奇机理:NO的生成是在存在氧原 子的条件下由以下这一组链锁反应来进行的 O2 + M  2O + M ( 314 / 0) 2 1 1 1 1 +  + = − = − N O N NO E KJ mol E k k ， ( 29 / 165 / ) 2 2 2 2 2 O N NO O E KJ mol E KJ mol k k +  + = = −

按照化学反应动力学,No的生成速率: dNO kIN2OJ-kINOJN]+k2[N[O2-k2INOJlOr N处于稳定状态:mIN=0 d[N=k,[N2O]-k-INOILN|-k2INJ1O2]+k[NOJO]=0 dt 因此,/~kN2O]+k2[NOIO kNOI+h,oI 将上市代入NO的生成速率一式,可得, dINo=2 k,k,lolo2N2-kk2lNOlOI k2[O2]+k_1[NO]

按照化学反应动力学，NO的生成速率 ： N处于稳定状态： 因此， 将上市代入NO的生成速率一式，可得， [ ][ ] [ ][ ] [ ][ ] [ ][ ] [ ] k1 N2 O k 1 NO N k2 N O2 k 2 NO O dt d NO = − − + − − 0 [ ] = dt d N [ ][ ] [ ][ ] [ ][ ] [ ][ ] 0 [ ] = k1 N2 O − k−1 N O N − k2 N O2 + k−2 N O O = dt d N [ ] [ ] [ ][ ] [ ][ ] [ ] 1 2 1 2 2 k NO k O k N O k NO O N + + = − − [ ] [ ] [ ][ ][ ] [ ] [ ] 2 [ ] 2 2 1 2 1 2 2 2 1 2 k O k NO k k O O N k k NO O dt d NO − − − + − =

在求解过程中作出下列假定 a氧气的离解反应处于平衡状态 0]=kolo b k,[NO]<< k,[O,] 最后可得No的浓度计算公式: MO1+ex-a)3其中,=2NOk.k [NO] 1-exp(-aT) 10, 1 扩大的捷里道维奇机理还需要考虑以下反应 +or NO+h

在求解过程中作出下列假定： a.氧气的离解反应处于平衡状态， b.k-1 [NO]<< k2 [O2 ] 最后可得NO的浓度计算公式： 扩大的捷里道维奇机理还需要考虑以下反应： O2  O 2 1 2 1 [ ] [ ] 0 O2 O = k 2 1 2 e [ ] 2[NO] , 1 exp( ) 1 exp( ) [ ] [ ] O k N O N O b e  + − − − = 其中，＝     N OH NO H k k +  + − 3 3

5.2.2热力型NoX的生成的影响因素 影响热力No生成量的主要因素是温度氧气 浓度和停留时间。 1o00 900 反应时间为5秒 8o0 70O =0.4 喜∞o 10.6 油 500 30 气体 100 1600 1800 000 4000 温度(℃) 温度,K NO生成量和温度的关系 NO的化学平衡浓度

5.2.2热力型NOx的生成的影响因素 影响热力NO生成量的主要因素是温度，氧气 浓度和停留时间。 NO生成量和温度的关系 NO的化学平衡浓度