氮氧化物NOX的危害及治理方法

氮氧化物氮氧化物NONOX X 的危害及治理方法的危害及治理方法 氮氧化物 （NO X是造成大气污染的主要污染源之一,造成 NOX 的产 生的原因可分为两个方面自然发生源和人为发生源。 自然发生源除 了因雷电和臭氧的作用外，还有细菌的作用。自然界形成的 NO X 由于 自然选择能达到生态平衡，故对大气没有多大的污染。 然而人为发生 源主要是由于燃料燃烧及化学工业生产所产生的.例如 火力发电厂、 炼铁厂、 化工厂等有燃料燃烧的固定发生源和汽车等移动发生源以及 工业流程中产生的中间产物,排放NO X 的量占到人为排放总量的90以 上。据统计全球每年排入到大气的 NO X 总量达 5000 万 t,而且还在持 续增长.研究与治理 NO X 成已经成为国际环保领域的主要方向， 也是我 国“十二五”期间需要降低排放量的主要污染物之一。 一、主要危害一、主要危害 通常所说的氮氧化物（NOx）主要包括NO、NO 2、N2O、N2O3、N2O4、 N 2O5等几种。这些氮氧化物的危害主要包括 ①NOX 对人体及动物的 致毒作用; ②对植物的损害作用；③NO X是形成酸雨、酸雾的主要原 因之一； ④NO X 与碳氢化合物形成光化学烟雾； ⑤NO X 亦参与臭氧层 的破坏。 1 1．．1 1、对动物和人体的危害、对动物和人体的危害 N0对血红蛋白的亲和力非常强，是氧的数十万倍.一旦NO进入血 液中，就从氧化血红蛋白中将氧驱赶出来， 与血红蛋白牢固地结合在 一起。长时间暴露在1～1．5mg／l 的NO.环境中较易引起支气管炎和 肺气肿等病变．这些毒害作用还会促使早衰、 支气管上皮细胞发生淋 1 巴组织增生,甚至是肺癌等症状的产生。 1 1．．2 2 形成光化学烟雾形成光化学烟雾 N0排放到大气后有助于形成O 3.,导致光化学烟雾的形成 N0HC0 2阳光 NO2O3（光化学烟雾这是一系列反应的总反应。 其中HC为碳氢化合物，一般指VOCvolatile organic compound。VOC 的作用则使从NO转变为NO 2时不利用03,从而使03富集。光化学烟雾对 生物有严重的危害， 如1952年发生在美国洛杉矶的光化学烟雾事件致 使大批居民发生眼睛红肿、咳嗽、喉痛、皮肤潮红等症状,严重者心 肺衰竭，有几百名老人因此死亡。该事件被列为世界十大环境污染事 故之一。 1 1．．3 3 导致酸雨酸雾的产生导致酸雨酸雾的产生 。 高温燃烧生成的NO排人大气后大部分转化成NO， 遇水生成HNO 3、 HNO 2，并随雨水到达地面，形成酸雨或者酸雾. 1 1．．4 4 破坏臭氧层破坏臭氧层 N 2O 能转化为 NO,破坏臭氧层，其过程可以用以下几个反应表示 N 2OO N2O2，N2O2 2NO NOO 3 NO2O2，NO2O NOO2 O 30 202 上述反应不断循环，使O 3分解，臭氧层遭到较大的破坏. 二、主要治理方法二、主要治理方法 由于低NO X燃烧技术降低NOX排放效率较低（一般在50以下），因 此，当NO X的排放标准要求比较严格时，就要考虑采用燃烧后的烟气 2 脱硝技术来降低NO X的排放量。烟气脱硝技术分为包括气相反应法、 等离子体活法、吸附法、液体吸收法、微生物法等。 2.12.1 气相反应法气相反应法 2.1.12.1.1 选择性催化还原法（选择性催化还原法（SCRSCR 该法是在一定的温度和催化剂作用下， 利用氨或烃做还原剂可选 择性地将NOX 还原为氮气和水的方法。 此法对大气环境质量的影响不 大，是目前脱硝效率较高，最为成熟，且应用最广的脱硝技术. SCR技术是还原剂（NH 3）在催化剂的作用下,将烟气中NOx还原为 氮气和水。“选择性”指氨有选择地将 NOx 进行还原的反应。催化 反应温度在320℃ ～400℃。该技术无副产品，脱硝效率能达8090 以上。 2 2。。1 1。。2 2 选择性非催化还原法（选择性非催化还原法（SNCRSNCR）） 选择性非催化还原法是在900～1100℃温度范围内，无催化剂作 用下，通过注入氨、尿素等化学还原剂还原剂可选择性地把烟气中的 NO X 还原为N 2 和H 2O，达到去除的目的。在SNCR 法中温度的控制是至 关重要的。由于没有催化剂加速反应，故其操作温度高于 SCR 法。为 避免NH 3 被氧化,温度又不宜过高。目前的趋势是以尿素代替NH 3作还 原剂。采用该方法一般可使NO X降低50～60％。 2.12.1。。3 3 混合型混合型SNCR/SCRSNCR/SCR 混合型SNCR/SCR方法是将选择性催化还原法于选择性非催化还原 法联合起来使用的一种方法，此法前端温度在900～1100℃范围内， 后端温度在320℃400℃范围内。前段无催化剂，后段加装少量催化 3 剂，主要由TiO 2, V2O5, WO3组成。脱硝效率可达80以上。 项目项目 反应剂反应剂 SCRSCR 以NH3为主 320 ～ 400℃ 主要由TiO2, V2O5 WO3组成 80 ～ 90 多选择于省煤器 与 SCR反应器间烟 道内 混合型混合型SNCR/SCRSNCR/SCR 可使用NH3或尿素 前段900 ～ 1,100℃ 后段320 ～ 400℃ 后段加装少量催化剂， 主要由TiO2, V2O5, WO3组 成 可达80以上 综合SCR和SNCR SNCRSNCR 可使用NH3 或尿素 900 ～ 1,100℃ 不使用催化 剂 40～60 通常炉膛内 喷射 反应温度反应温度 催化剂催化剂 脱硝效率脱硝效率 反应剂喷反应剂喷 射位置射位置 2 2。。1.41.4 催化分解法催化分解法 NO在催化剂存在下能发生 如下分解反应NO 1／2N 2／2O2 按此反应去除NO具有工艺简单、不产生二次污染等特点， 是一种 去除NO的理想途径。但是，此反应的活化能较高364kJ／mo1），需 要催化剂降低反应活化能， 才能使反应顺利进行.迄今为止,所用的催 化剂主要有以下儿类①贵金属催化剂。这类催化剂主要采用铂或铂 与其它过渡金属的合金。载体包括氧化铝、氧化硅以及氧化钛等，其 中以氧化铝的载体效果最好， Rh／A1 2O3的活性最高。此类催化剂的优 点是活性高，低温性质好，抗硫中毒的能力强;缺点是有强烈的氧抑 制现象，价格昂贵。②氧化物催化剂.主要包括金属氧化物和钙矿型 氧化物， 金属氧化物的催化力与晶格中金属原子和氧原子之间键的强 4 弱有很大的关系，其中过渡金属氧化物通常有较高的催化活性,但是 很容易结块，使其不能有效地与反应物接触，从而催化能力下降.钙 钛矿型氧化物容易使吸附在其表面的氧脱附， 从而减轻氧对催化剂的 抑制作用.③金属离子交换的分子筛.在这类催化剂中,Cu-ZSM一5分 子筛不但具有很高的催化活性， 而且具有很高的实用性。 大量研究表 明CuZSM一5分子筛的催化活性随着Cu2的交换量的增加而提高。 当Cu2交换量增加到一定程度时,NO X的转化率会出现一个最高值,约 为8O％～100。之后继续提高交换量反而会使NO X的转化率降低.另