氮氧化物的形成及控制技术

孙铁朦

（中南大学 能源科学与工程学院，湖南 长沙，410083）

摘要：随着我国经济的快速发展和能源生产与消费量的急速增长，氮氧化物排放量也随之增加。有关研究表明，氮氧化物排放加剧了大气酸沉降、光化学烟雾和城市灰霾的污染。由于氮氧化物可以在大气层中长距离输送，引起的全球性或区域性污染问题也日渐突出。如果对此不加以控制，氮氧化物的持续增加将会明显抵消掉二氧化硫减排所取得的重大环境效益。我国氮氧化物排放控制还处于起步阶段，氮氧化物排放控制技术有待进一步普及，并提出氮氧化物排放治理的一些方法。

关键词：氮氧化物；危害；控制技术。

The formation of nitrogen oxide and control technology

Sun tie meng

(School of Energy Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Abstract: With the rapid growth of China's rapid energy production and consumption,nitrogen oxide emissions have increased. The study showed that nitrogen oxide emissions contribute to atmospheric acid deposition,photochemical smog and urban haze pollution. Due tolong-range transport of nitrogen oxides in the atmosphere which caused by global or regional pollution problems have become increasingly prominent. If this is left unchecked, the continued increase of the nitrogen oxides will be significantly offset by the significant environmental benefits achieved by the sulfur dioxide emission reduction. Due to nitrogen oxides emission reduction program in china is still in its initial stages,nitrogen oxide control technology needs further popularizationand provide some methods on nitrogen oxide emission control.

Key words:nitrogen oxide;damage:control technology.

1前言

氮氧化物是大气中主要的气态污染物之一，包括多种化合物,如氧化亚氮(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。其中N2O3、N2O4、N2O5很不稳定,常温下很容易转化成NO和NO2。大气中含量较高的氮氧化物主要包括N2O、NO和NO2。其中,NO和NO2是大气中主要的氮氧化物。

自然界中的NOx主要来自雷电,森林草原火灾，氧化大气中的氮和土壤中微生物的消化作用，这些氮氧化物在大气系统中均匀分散,并参加在环境中的氮循环。人类活动产生的氮

氧化物主要来源于燃烧过程，可分为固定源和移动源,是造成大气污染的主要污染源之一。固定源指来自工业生产的燃料燃烧，还有部分来自硝酸生产、硝化过程、炸药生产和金属表面硝酸处理等过程的排放，移动源指交通运输燃料燃烧的排放。根据美国环保局(EPA)文献估计，人类产生的NOx有99%来自于燃烧,固定源和移动源各占一半[1]。从燃烧系统排出的NOx有95%以上是NO，其余主要是NO2[2]。

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2 燃烧过程中氮氧化物的产生机理

燃烧过程产生的NOX主要有NO和NO2,另外还有少量N2O，在煤的燃烧过程中，NOX的生成量与燃烧方式特别是燃烧温度和过量空气系数等密切相关。按生成机理分类，燃烧形成的NOX可分为燃料型、热力型、快速型3种。

1. 燃料型NOX

燃料型氮氧化物是燃料中所含有的氮元素，在燃烧过程中与空气中的氧结合后生成的氮氧化物。显然,燃料型氮氧化物与热力型氮氧化物不同，它的氮元素来源于燃料，而不是空气中的氮。

由于燃料在燃烧过程中与诸如燃料特性、燃料结构、燃料中的氮受热分解后在挥发分和炭中的比例、成分和分布等诸多因素有关，而且大量的反应过程还与燃烧条件如温度和氧及各种成分的浓度等密切相关，因此目前对燃料型氮氧化物的生成机理还没有完全搞清楚。例如煤中的氮一般以氮原子的形态与各种碳氢化合物结合，形成环状或链状化合物。燃烧时，空气中的氧与氮原子反应生成NO，NO在大气中被氧化为毒性更大的NO2。这种燃料中NO2经热分解和氧化反应而生成的成为燃料型NOX，煤燃烧产生的NOX中，75%-95%是燃料型NOX。

2. 热力型NOX

热力型NOX是指空气中的N2与O2在高温条件下反应生成NOX。其生成机理是由捷里道维奇提出的,故又被称为捷里道维奇机理。温度对热力型NOX的生成具有决定性作用。随着温度的升高，热力型的NOX生成速度迅速增大。以煤粉炉为例，在燃烧温度为1350℃时，几乎百分之百生成燃料型NOX，但是当温度升高至时1600℃时，热力型NOX可占炉内NOX总量的25%-35%。除了反应温度外，热力型的NOX生成还与的N2浓度及停留时间有关。

3. 快速型NOX

主要是指燃料中碳氢化合物在燃料浓度较高的区域燃烧时所产生的烃与燃烧空气中的N2发生反应，形成的CH和HCN等化合物继续被氧化而生成的NOX在燃煤锅炉中，快速型NOX生成量很少。

除了上述关于3类NOX生成机理及各自特点之外,作为氮元素与氧元素结合的产物,这3类氮氧化物还具有一些共同的特点,即3类氮氧化物的生成均与反应时氧浓度关系密切,氧浓度的变化将直接影响氮氧化物的生成。

3 氮氧化物对大气环境质量的影响

排放的NOx进入大气后,要经历扩散、转化、输运以及被雨水吸收、冲刷、清除等过程,气态的NOx在大气中可以催化氧化或光化学氧化成不易挥发的稍酸,并溶于云滴或雨滴而沉降,其转化受气象条件和地理条件等多种因素的影响。因此,氮氧化物的排放量和环境空气中二氧化氮浓度、降水pH值、降水氮沉降现象之间应当具有一定联 …… 此处隐藏：5429字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……