中国氮氧化物的排放及控制.ppt

Dec 11, 2000 两控区 大气处 大气N循环 氮氧化物（NOX）来源 自然排放源 闪电过程 平流层光化学过程 NH3的氧化 森林大火 生态系统中的微生物过程以及土壤和海洋中NO2-的光解过程等。 人为排放源 化石燃料（煤、石油、天然气及汽车燃料）的燃烧 生物质燃料（秸秆、薪柴、牲畜粪便等）的燃烧 各种工业过程的工艺排放等： 包括硝酸的制造和使用、电镀、雕刻、焊接、金属清洗、炸药爆炸以及液态二氧化氮（火箭推进剂的基本成分）的应用等 全球NOX排放量估计 污染现状：2000年， 20.3%国控网城市超过国家二级标准； 北京、广州、上海、乌鲁木齐等大城市NOX污染严重； 欧洲、北美控制酸沉降最初重视SO2控制而轻视NOX的教训； NOX排放增长及高氧化性可能抵消两控区酸雨污染控制效果; 研究区域 中国大陆31个省、直辖市和自治区 时间跨度 历史年份：1980年～2000年； 现状年份：2000年； 预测年份：2010年，2020年，2030年； 能源生产与消费部门划分 火力发电、其他能源转换、农业、工业、建筑业、交通运输业、服务业及居民生活消费； 燃料类型 商品燃料：煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、LPG、炼厂干气、天然气及煤气等 农村非商品燃料：作物秸秆，薪柴 NOX排放源 固定源：电站锅炉、工业锅炉、采暖锅炉、茶浴炉、民用小煤炉、公福灶、居民炊事灶等； 移动源：机动车、铁路机车、飞机等 其他源：工艺排放源、生物质燃料 NOX排放水平 典型燃烧设备实际测试; 文献调研、专家咨询等 测试方法：《空气和废气监测分析方法》推荐仪器法 测试仪器：英国Kane公司KM9106便携式烟气分析仪等 测试地点：北京、河北、河南、浙江、安徽、山东等 中国能源消费现状及发展趋势 能源需求预测表达式 中国NOX排放现状及发展趋势 NOX生成及破坏机理 （1）热力型NOX：空气中N2和O2在高温下生成的NO和NO2的总和 Zeldovich不分支自由链式反应机理 （2）燃料型NOX：燃料中的杂环氮化物热分解与氧结合生成，生成机理非常复杂。 （3）快速型NOX：产生于燃烧时CHi类原子团较多、O2浓度相对较低的富燃料区燃烧情况，多发生在内燃机的燃烧过程。 通常，最初燃烧生成的NOX中，NO占90%~95%左右，NO2占5%~10%，而N2O仅占1%左右。 燃煤NOX形成机理 温度（T）是热力型NOX形成的主要控制因素：当燃烧温度低于1800K时，热力型NOX生成量很少。 对燃煤而言，燃料型NOX的生成和破坏过程不仅与煤种特性、燃料结构、燃料中的N受热分解后在挥发分和焦炭中的比例、成份和分布有关，而且大量反应过程还和燃烧条件如温度和氧及各种成分的浓度等密切相关。通常的燃烧温度下，燃料型NOX主要来自挥发分N，煤粉燃烧时由挥发分生成的NOX占燃料型NO的60%～80%，而由焦炭N所生成的NOX占20%～40%。另外，燃料N转换成NOX的量主要取决于空气/燃料混合比（A/F），而对燃烧温度依赖性较弱。 常规燃料中，除天然气基本上不含氮化物外，其他燃料或多或少地含有氮化物，其中石油的平均含氮量为0.65%左右，煤的含氮量一般在0.5%～2.5%左右。 通常，燃料中大约20%～80%的N转化为NOX ，其中NO又占90%～95%。当燃料中的N含量超过0.1%时，燃料型NOX排放将是最主要的。 煤燃烧时，75%～90%的NOX来自燃料型NOX 。燃料的N含量增加时，虽然生成的燃料型NOX量增加，但NOX的转化率却减少；煤的燃料比FC/V越高， NOX的转化率越低。 煤粉炉NOX排放与燃烧方式关系 抑制NOX生成和促使NOX破坏的途径 固定源NOX排放控制技术－－低NOX燃烧技术 低NOX燃烧技术策略 降低燃烧室内火焰的峰值温度（Tmax）；减少气体在火焰区的停留时间（t）；降低火焰区的氧气浓度（O2）；加入NOX还原剂等 低过剩空气系数（LEA）：15%～20% 削减率； 空气分级燃烧（OFA）：天然气锅炉可降低60%～70%，而燃煤和燃油锅炉可降低排放40%～50% ； 烟气再循环：烟气再循环率为15%～20%时，大型煤粉炉NOX排放浓度可降低25%左右； 注入水或蒸汽：可使燃烧气体的燃气轮机NOX还原效率高达80% ； 燃料分级或再燃烧技术： NOX排放浓度降低50%以上； 低NOX燃烧器（LNBs）： NOX削减率通常在30%～60%之间