什么是Nox氮氧化合物?

2019-08-25 21:21:41 admin
 氮氧化物(nitrogen oxides)包括多种化合物,如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等。除二氧化氮以外,其他氮氧化物均极不稳定,遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮,一氧化氮又变为二氧化氮。
  造成大气污染的氮氧化物主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),因此,环境学中的氮氧化物一般就指这两者的总称。氮氧化物具有不同程度的危害。
  氮氧化物与空气中的水结合最终会转化成硝酸和硝酸盐,硝酸是酸雨的成因之一;它与其他污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染。
  大气中氮氧化物浓度增长,造成了氮沉降量的增加。根据酸雨监测数据,降水中NO3-与SO42-当量浓度比值1999年以来呈现上升趋势。NO3-与SO42-当量浓度比值增大,表明氮氧化物对酸性降水的贡献在增大,我国酸雨正在由硫酸型酸雨向硫酸/硝酸复合型过渡。同时,氮沉降产生更多的硝酸根和氮的氧化物,使土壤酸化,使水酸化和富营养化。
  氮氧化物的持续增加,还会加速细微颗粒物和二次气溶胶的形成。氮氧化物是光化学污染的前体物之一。在阳光照射下,NO2和VOCs(挥发性有机化合物)经由一连串的光化学反应生成O3和甲醛、乙醛等多种二次污染物,导致大气氧化性增强,并形成光化学烟雾,对大气环境和人体健康造成危害。在我国一些人口密集、经济发达和机动车保有量大的城市,已经发现发生光化学污染的趋势,尤其是在北京、广州、上海等特大城市已经监测到了光化学污染的发生。
  因此,减少大气中的氮氧化物对于保护生态、保持人们身体健康起到重要作用。而减排氮氧化物就是保护环境、改善民生的重大举措。
    二氧化硫的硫主要来自燃料,而氮氧化物的氮来源是燃料和空气,既与燃烧温度有关,也与混合气体在高温区停留的时间有关。烟气中氮氧化物浓度的变化范围较大,准确测算不容易。随着燃料使用量和机动车保有量的增加,氮氧化物也会随之增加。据测算,全国氮氧化物的排放量年增长率为5%~8%。如果不采取进一步的氮氧化物减排措施,随着国民经济继续发展、人口增长和城市化进程的加快,未来中国氮氧化物排放量将持续增长。按照目前的发展趋势,到2030年我国氮氧化物排放量将达到3540万吨,势必造成严重的环境影响,因此必须切实加强氮氧化物排放控制。而减少氮氧化物最重要的政策措施就是总量控制。
测定尾气中NO、NO2、N2O、N2O4,用化学分析方法和仪器分析方法分别怎样做?用色谱做有啥优点和不足?
如果是硝酸合成中的尾气,最好采用红外气体分析,并且将氮氧化物转化成红外可以检测的形式。另外可以用激光分析法,可能也需要对气体进行适当的转化才好测定。采用色谱法,可能选择合适的色谱柱及分离条件是一个较为棘手的过程。如果是测定总氮氧化物,则可以采用化学发光法检测。
可以用在线红外测量,爱尔兰AGC200-Q系列非分光红外分析仪可以在线检测氮氧化合物含量。
烟道气中的氮氧化物主要是系统中的氮气与氧反应生成的,主要与焚烧炉的结构和氧含量控制有关。
NOx排放量的计算
MNOx=1.63B(β×n+10-6Vy×CNOx)
式中:MNOx——NOx排放量,kg/h;
β——燃烧氮向燃料型NO的转变率(%),取设计值1.5%;
n——燃料中氮的含量(%);
Vy——烟气量(Nm3/kg);
CNOx——燃烧时生成的温度型NO的浓度,根据项目所用锅炉设计参数和温度(850℃),温度型NO的浓度在70ppm以下,即93.8mg/m3
现在常见的氮氧化物的排放控制技术有:
1、采用低氮燃烧器
2、采用火上风技术
3、再燃技术,一般与火上风技术相结合来使用
4、SNCR技术
燃烧中脱硝技术主要有低氧燃烧法,二段燃烧法,烟气再循环法等;
燃烧后脱硝分为干法,湿法和干-湿结合法。其中干法可分为选者性催化还原法,吸附法,高能电子活化氧化法;湿法可分为水吸收法,络合吸收法,稀硝酸吸收法,氨吸收法,亚硫酸氨法等;干-湿结合法湿催化氧化和相应的湿法结合而成的一种脱硝方法。
氮氧化物目前应用比较广泛的是SCR工艺,在一定温度下在催化剂作用下,使氮氧化物和还原剂发生反应,使之转化为氮气,效果比较好,工程应用业绩较多,技术也比较成熟。
锅炉烟气中的氮氧化物主要由两方面原因生成:
1、燃料中含氮元素的物质与氧气发生反应产生的,但一般燃料中氮元素的含量非常低,除非是垃圾废弃物燃料含氮量比较高,所以一般不太考虑这方面因素。具体计算还要看含氮物质与氧气发生反应的化学公式进行计算。
2、另一个主要产生原因是空气中的氮气与氧气在高温下发生反应生成氮氧化物,这是烟气中氮氧化物产生的主要来源。氮气与氧气在高温下发生反应的量主要取决于燃烧温度、氮气浓度与氧气浓度。温度越高、浓度越大,产生的氮氧化物就越多,但具体的计算方法据了解还没有理论公式或者经验公式,只能从趋势上控制。
    大多数锅炉通过降低燃烧区火焰温度,同时减少高温区空气量供应,使高温区燃烧反应处于缺氧状态,产生不完全燃烧,烟气到低温区再二次配风燃烧,使其他物质燃烧完全,达到降低氮氧化物排放的目的。
在燃烧过程中主要通过三种形式产生氮化物 瞬时反应型 热反应型和燃料型 由于产生机理不一样 控制方法法也各不相同。
1.热反应型:是由于空气中的氮在燃烧过程中由于一定的连锁反应 在温度较高的区间内而发生反应导致产生氮化物的过程。并且最后生成的一氧化氮含量和温度有很大关系,当温度小于1500时含量很小 当温度大于1500时含量随温度的增加而成指数增加 所以称之为热反应型。
2.瞬时反应型:是由于燃料中的挥发物中的碳氢化合物受热分解成CH自由基,它在和空气中的氮生成HCN和N,再进一步瞬时生成氮化物。它和温度关系不大 但是和炉膛压力有关。大约是炉膛压力的0.5次方成正比。
3.燃料型:燃料型在几个中份额较大。机理比较复杂就不详述。生成氮化物的含量和过量空气系数有关,其转化率随过量空气系数的增加而增加,在过量空气系数小于1时,含量显著下降。
    有上面可以看出,要达到降低氮化物含量的目的可以从一下几个方方面进行着手。
1.降低过量空气系数,使燃料在缺氧条件下燃烧。
2.降低燃烧温度,防止产生局部高温。
3.缩短烟气在高温区的停留时间
4.用低氮燃烧器。  


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