氮氧化物废气的处理

氮氧化物废气的处理

姓名：贺佳萌

学号：1505110107

专业班级：应化1101

指导老师：曾冬铭

氮氧化物废气的处理

摘要：氮氧化物是主要的大气污染物之一，本文介绍了含氮氧化物废气的产生原因及处理方法。

关键词：氮氧化物；处理技术；

前言

氮氧化物是指一系列由氮元索和氧元素组成的化合物,包括有N2O、NO、N2O3 、NO2、N2O4、N2O5，通常用分子式NO x 来统一表示。大气中NO x主要以NO、NO2的形式存在。

NO x的危害早已被人们所认识到,主要体现在：

（1）氮氧化物对人体的危害很大,可直接导致人体的呼吸道损伤,而且是一种致癌物。

（2）氮氧化物会使植物受损伤甚至死亡。

（3）在阳光的催化作用下,氮氧化物易与碳氢化物发生复杂的光化反应,产生光化学烟雾,导致严重的大气污染。

（4）氮氧化物会导致臭氧层的破坏。

（5）氮氧化物也易与水气结合成为含有硝酸成分的酸雨川。

以上光化学烟雾、酸雨及臭氧问题,近年来有逐渐恶化的趋势,已经成为政府及社会公众非常关心的问题。

氮氧化物的产生主要来自于两个方面:自然界本身和人类活动。据统计,由自然界本身变化规律产生的NOx每年约500×106t,人类活动产生的NOx每年约50×106t。从数据来看,虽然人类活动产生的NOx较自然界本身产生的NOx少得多,但由于人类活动产生的NOx往往比较集中,浓度较高,且大多在人类活动环境区域内,因而其危害性更大。

人类活动产生的氮氧化物主要来源于两个方面:

(1)含氮化合物的燃烧;

(2)亚硝酸、硝酸及其盐类的工业生产及使用。据美国环保局估计,99%的NOx产生于含氮化合物的燃烧,如火力电厂煤燃烧产生的烟气、汽车尾气等。在亚硝酸、硝酸及其盐类的工业生产及使用过程中,由于它们的还原分解,会放出大量的NOx,其局部浓度很高,处理困难,危害大。

在含NOx废气中,对自然环境和人类生存危害最大的主要是NO和NO2。NO为无色、无味、无臭气体,微溶于水,可溶于乙醇和硝酸,在空气中可缓慢氧化为NO2,与氧化剂反应生成NO2,与还原剂反应生成N2。NO2溶于水和硝酸,和水反应生成HNO3和HNO2,和碱及强碱弱酸盐反应生成硝酸盐和亚硝酸盐,和还原剂反应还原为N2。

氮氧化物的来源

天然（5×108t/a）：

自然界细菌分解土壤和海

洋中有机物而生成

人类活动（ 5×107t/a ）：

1.工业污染

•主要是由于在工业生产过程中(特别是在石油化工企业)燃烧化石燃料而产生的，它主要包括二部分：

•一是在工艺生产过程中排放的泄漏的气体污染物，如化工厂及煤制气厂；

•二是在工业生产用的各种锅炉、窑炉排放的污染物；

2.生活污染

主要是指城镇居民、机关和服务性行业，因做饭、取暖、沐浴等生活需要，燃烧矿物质燃料而向大气排放的氮氧化合物等污染物质，是大气污染的有害气体产生的主要来源之一

3.交通污染

主要来自两个方面：

•一是汽车、火车、轮船和飞机等交通工具在运动过程中排放的一氧化碳、氮氧化合物等；

•二是在原料运输过程中．由于某些原料的泄漏及直接向空排放而造成的污染

氮氧化物的危害

1.腐蚀作用

氮氧化物遇到水或水蒸气后能生成一种酸性物质，对绝大多数金属和有机物均产生腐蚀性破坏。它还会灼伤人和其它活体组织，使活体组织中的水份遭到破坏，产生腐蚀性化学变化。

2.对人体的毒害作用

它们和血液中的血色素结合，使血液缺氧，引起中枢神经麻痹。吸入气管中会产生硝酸,破坏血液中血红蛋白，降低血液输氧能力，造成严重缺氧。而且据研究发现，在二氧化氮污染区内，人的呼吸机能下降，尤其氮氧化物中的二氧化氮可引起咳嗽和咽喉痛，如果再加上二氧化硫的影响，会加重支气管炎、哮喘病和肺气肿，这使得呼吸器官发病率增高。与碳氢化合物经太阳紫外线照射，会生成一种有毒的气体叫光化学烟雾。这些光化学烟雾，能使人的眼睛红痛，视力减弱，呼吸紧张，头痛，胸痛，全身麻痹，肺水肿，甚至死亡

3.对植物的危害

一氧化氮不会引起植物叶片斑害，但能抑制植物的光合作用。而植物叶片气孔吸收溶解二氧化氮，就会造成叶脉坏死，从而影响植物的生长和发育，降低产量。如长期处于2—3ppm的高浓度下，就会使植物产生急性受害

4.对环境的污染

可与臭氧分子反应，破坏臭氧层，导致大气中臭氧含量降低，从而减弱对紫外线辐射的屏蔽作用，而紫外线辐射量的增加首先会降低人体的免疫系统功能，危害呼吸器官和眼睛、诱发慢性病、增高皮肤癌发病率

氮氧化物的处理技术

一、氮氧化物的控制

燃烧控制技术

燃烧控制技术是指通过改进燃烧工艺,减少NOx的产生,如全氧燃烧、分级燃烧、和烟气再循环法等方法。我国在20世纪80年代至本世纪初,先后开发旋流式粉煤预燃烧器、钝体粉煤燃烧器、多功能船体粉煤燃烧器、双通道粉煤燃烧器、多级浓缩粉煤燃烧器,其中多功能船体粉煤燃烧器在近200台锅炉成功应用,NOx降低率最高达50%~55%,同时节约点火油和燃油,并能较好地稳定燃烧过程。

⏹烟气再循环法

把空气预热器前的一部分烟气与燃烧用的空气混合，通过燃烧器送入炉内。

由于温度较低的惰性烟气进入炉内，达到了同时降低炉内温度水平和氧气浓度的目的。烟气再循环法使用不当会引起燃烧不稳定的问题，此外烟气再循环需要加装风机、风道，还需要场地，从而增大了投资，系统较复杂，对原有设备进行改装时常受场地不够的限制。

⏹全氧燃烧

在空气与燃料的燃烧过程中，占空气79％的氮气对燃烧无益，反而由于大量的氮气被加热排人大气造成大量热损失，最重要的是氮气在高温下与氧气生成的占燃烧中产生大部分。

⏹分级燃烧

分级燃烧其主要原理是，无论热反应型或燃烧型，燃烧区的氧浓度(即过量空气系数)对的生成量影响很大，当过量空气系数α小于1时，燃烧区处于“富燃料燃烧”状态，对减少的生成量由明显的效果

炉膛喷射脱硝技术

炉膛喷射脱硝过程类似于炉内喷钙脱硫过程,实际上是在炉膛上部喷射某种物质,能够在一定温度条件下还原已生成的NOx,以降低NOx的排放量。炉膛喷射包括炉膛喷水或注入水蒸气、喷射二次燃料、喷氨等方法。

二、氮氧化物的处理

固体吸附法

固体吸附法治理废气既能较彻底地消除污染，又能将回收利用。固体吸附剂有活性炭、硅胶和各种类型的分子筛。其主要缺点是：操作繁琐，分子筛用量大，能量消耗大。

●活性炭吸附法：

此法对NOx的吸附过程吸附剂伴有化学反应发生。NOx被吸附到活性炭表面后，活性炭对NOx有还原作用，反应式如下：