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煙氣脫硝——氮氧化物的危害及控制
發布時間：
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化，并對水生和陸地的生態系統造成破壞。
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，雖然其數量極少，但其溫室效應的能力是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，轉化率還與過量空氣系數有關，過量空氣系數大，轉化率高，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排放量會相應降低。
2、鍋爐過量空氣系數影響當空氣不分級進入爐膛時，降低過量空氣系數，在一定程度上會起到限制反應區內氧濃度的止的，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運行，空氣分級燃燒，煙氣循環，水煤漿技術。二次措施是把已經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。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?把氮氧化物轉換為氨分子和水。
有關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。
目前普遍采用的燃燒中NOx控制技術即為低NOx燃燒技術，主要有低NOx燃燒器、空氣分級燃燒和燃料分級燃燒。應用在燃煤電站鍋爐上的成熟煙氣脫硝技術主要有選擇性催化還原技術(SCR)、選擇性非催化還原技術以(SNCR)及SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術。
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）發生還原反應，而不與其他氣體發生反應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，整個反應過程在氧氣充足的情況下進行。在氧化物質存在的條件下，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常可觀的數字。這種方法的優點除了上面所說的外，還有環境溫度控制很低、催化劑安全無危害、工作設備經久耐用等等。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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