sự hình thành và kĩ thuật xử lý NO

Ch
S

ng 3

HÌNH THÀNH VÀ K
THU T X LÝ NOX
Tr n Th Mai Lan Oanh


3.1 C

CH HÌNH THÀNH NOX

!"
#$

#
%"& " %'%
, ( - & . #/*
(
1
1

0)

()
)

*+ #

23
N2 + H2O + 77,5kcal
2 3
4N2 + 3H2O + 210kcal

4 % "% 5 #
6 07 8 8 #$
070 # ) # *(
9" ) ! *+ # :#; < #
="
*+ # ( >?8 5
#<
#


3.1 C
•

n ng

CH HÌNH THÀNH NOX

cao, NO b oxi hóa r t nhanh thành NO2

– 2NO + O2

2NO2

• NO h n h p v i NO2 tác d ng v i amoniac ho c ure t o ra nito
và n c

– NO + NO2 + 2NH3

• NO2 tan trong n
– 3NO2 + H2O

2N2 + 3H2O

c t o nên axit nitric m nh
2HNO3 + NO

• Tác d ng m nh li t v i bazo hay mu i carbonat t
axit nitric
– 2NO2 + 2NaOH
– 3NO2 + CaCO3

ng t nh

NaNO3 + NaNO2 + H2O
Ca(NO3)2+ CO2 + NO

#


3.1 C

CH HÌNH THÀNH NOX

• NO2 có kh n ng phân h y các ch t h u c nên nó tác ng r t m nh
lên da, các niêm m c m t, m i, ph i,.. Gây kích thích viêm t y m nh
và l i di ch ng phù ph i…

• NOx có th i sâu vào ph i con ng i do ít hòa tan trong n c. Khi
vào
c trong ph i, 80% l ng NOx b gi l i ( i v i SO2, c quan
này ch gi l i kho ng 5%). Trong các ch t c a NOx, c tính c a
NO2 cao h n r t nhi u l n so v i NO.
• NOx ch y u do quá trình cháy trong CN, sinh ho t và GTVT gây ra.
• Trong sinh ho t, con ng i ch u nh h !ng tr c ti p NOx t" khói
thu c (NO2 chi m h n 5%)
– Trong khói thu c lá i u NOx chi m kho ng 300-350ppm/ i u
– Trong khói thu c lá t#u NOx chi m kho ng 950ppm/ i u
– Trong khói thu c xì gà NOx chi m kho ng 1200ppm/ i u

#


3.1 C

CH HÌNH THÀNH NOX

N ng
NO2
(ppm)

Th i gian ti p xúc

>500

2 ngày

Ch t

300 – 400

2 – 10 ngày

Gây viêm ph i và ch t

150 – 200

3 – 5 ngày

Viêm x cu ng ph i

50 – 100

6 – 8 ngày

Viêm cu ng ph i và
màng ph i

H u qu

#


3.1 C

CH HÌNH THÀNH NOX

b) C ch hình thành NOX

• NOX nhi t
• NOX t c th i
• NOX nhiên li u

#


3.1 C

CH HÌNH THÀNH NOX

• T$ l Nit ch t b c/Nit c c trong nhiên li u t$ l v i:
– Ch ng lo i than
– Nhi t nhi t phân
– T c gia nhi t

#


3.1 C

CH HÌNH THÀNH NOX

#


3.1 C

CH HÌNH THÀNH NOX

c) S phân h y (hoàn nguyên) NOX
• NOX t o thành trong môi tr ng oxi hóa khi g p môi tr ng hoàn
nguyên ( t giàu nhiên li u thi u oxi) thì s% b hoàn nguyên thành nito
d ng phân t& (N2)
• 'ây là m t quá trình vô cùng ph c t p v i r t nhi u pt p khác nhau.
' n nay ã phát hi n ra 251 lo i pt p có liên quan n s hình thành
và phân h y NOx

#


3.1 C

CH HÌNH THÀNH NOX

• T$ l HCN/NH3 trong Nit ch t b c ph thu c vào:
• Tính ch t lo i than
– Than có khói:
HCN > NH3
– Than không khói: NH3 > HCN
– Than ! Vi t Nam:NH3 là ch y u

• D ng k t h p c a nito và cacbua hydro trong nhiên li u:
– N t n t i d i d ng C6H5NH2: HCN là ch y u
– N t n t i ! d ng khác: NH3 là ch y u

• Nhi t cháy: nhi t
• H s không khí th"a

t ng

HCN và NH3 t ng

• …

#


3.1 C
d)

nh h
1. Nhi t
• là y u t
• nhi t

CH HÌNH THÀNH NOX

ng c a pp t i v i s phát th i NOX
cháy:
quan tr(ng nh t
càng cao, NOx trong sp cháy càng l n

#


3.1 C

CH HÌNH THÀNH NOX

#


3.1 C

CH HÌNH THÀNH NOX

d) nh h ng c a pp t i v i s phát th i NOX
1. Nhi t cháy
2. T$ l nhiên li u – không khí
• H s th"a không khí ()) càng l n

3. M c

NOx càng nhi u

hòa tr n gi a nhiên li u, không khí và s n ph#m cháy

• N u nhiên li u và không khí
c hòa tr n sao cho ph n l n quá trình cháy
x y ra trong môi tr ng giàu nhiên li u NOx sinh ra ít
• N u hòa tr n 1 ph n s n ph#m cháy ng c tr! l i vào bu ng t
Nhi t
cháy th p NOx sinh ra ít

#


3.1 C
d)

1.
2.
3.
4.

CH HÌNH THÀNH NOX

nh h ng c a pp t i v i s phát th i NOX
Nhi t cháy
T$ l nhiên li u – không khí
M c hòa tr n gi a nhiên li u, không khí và s n ph#m cháy
C ng h p thu nhi t c a lò

• C ng
h p thu nhi t c a lò càng l n
t c nhi t c a quá trình cháy truy n
cho ch t mang nhi t qua các b m t h p thu nhi t b c x , i l u càng m nh,
càng nhanh các nh nhi t c a quá trình cháy càng gi m
NOx sinh ra
càng ít

5. Lo i nhiên li u:
• M c phát th i NOx t" nhi u n ít là Than, D u, Khí t
• Hàm l ng nito, hàm l ng ch t b c (V), t$ l ch t b c-V/c c-FC,…

6. Th i gian l u l i c a nhiên li u và sp cháy trong vùng nhi t
ng(n l&a và trong bu ng l&a
7. ………..

cao c a

#


3.2 CÔNG NGH X LÝ NOX TRONG QUÁ
TRÌNH CHÁY
• Nguyên lý: Thay
nito oxit phát th i
• Yêu c u:
–
–
–
–

i i u ki n cháy trong quá trình v*n hành

gi m

Không làm nh h !ng t i tính n nh c a quá trình cháy
Không làm han r b m t truy n nhi t
Không gi m hi u su t lò
N u thay i i u ki n cháy mà l ng NOx v+n cao thì ph i x& lý khói
gi m thi u NOx

• ' c i m ph

ng pháp:

– ' n gi n, gi i quy t
c t*n g c v n

– Hi u qu cao và mang tính kinh t nh t

nên

c s& d ng r ng rãi nh t.

#


3.2 CÔNG NGH X LÝ NOX TRONG QUÁ
TRÌNH CHÁY

3.2.1 H th p h s không khí th"a
3.2.2 ' t phân c p không khí
3.2.3 ' t phân c p nhiên li u
3.2.4 Tái tu n hoàn khói
3.2.5 Thay i vòi phun
3.2.6 Kh& NOx b,ng ure trong lò t (SNCR)

#


3.2.1 PH

NG PHÁP H TH P H S
KHÔNG KHÍ

TH A

• Nguyên lý:

– C p không khí cho quá trình cháy sát v i t$ l tính toán v nhu c u oxi
theo các pt p cháy c a các thành ph n cháy trong nhiên li u. L ng oxi
th"a trong khói gi m NOx gi m

• ' c i m:
– Th ng áp d ng cho lo i nhiên li u là d u ho c khí t
– Than ch a
c AD nhi u vì:
– Khi h s không khí th p
quá trình cháy không hoàn toàn v hóa h(c
n ng CO t ng v(t, t n th t nhi t t ng hi u su t nhi t gi m xu ng
– Khi h s không khí th p
quá trình cháy không hoàn toàn v c h(c
hàm l ng tro t ng
– Khi h s không khí th p
t$ l hòa tr n than – không khí kém
m t
s vùng trong bu ng l&a tr! thành mt hoàn nguyên
nhi t
nóng ch y
c a tro gi m xu t hi n hi n t ng bám x và n mòn t ng lò

#


3.2.1 PH

NG PHÁP H TH P H S
KHÔNG KHÍ

TH A

#


3.2.2

T PHÂN C P KHÔNG KHÍ

• Nguyên lý: quá trình cháy ti n hành theo 2 giai o n
– ' u tiên không khí
c c p d i m c nhu c u tính toán ()<1). ' n giai
o n ti p theo không khí
c c p b sung ! nhi t
th p h n
ph n
nhiên li u ch a cháy h t c ng nh sp cháy h b t nhi t
tr c khi cháy
ti p n hoàn toàn. KQ tránh
c s ti p xúc c a nito và oxi ! nhi t
cao và ph n l n quá trình cháy di-n ra trong i u ki n giàu nhiên li u

• Quy trình CN
– G 1: Không khí
c c p vào v i 0,7 < ) < 1
– Nhiên li u cháy trong i u ki n giàu nhiên li u, nghèo oxi NOx gi m
– G 2: Không khí c p vào v i ) > 1 theo vòi phun chuyên d ng ki u gió
xi t OFA (Over Firer Air) ! trên vòi phun chính. Chúng h n h p v i khói
! G' 1 hoàn thành quá trình cháy

• Yêu c u:
– G 1 d- gây hi n t ng óng x , n mòn, cháy không hoàn toàn hi u su t
th p nên c n t ch c t phân c p m t cách chính xác v i ) xác nh qua
#
th c nghi m


3.2.2

T PHÂN C P KHÔNG KHÍ

#


3.2.3

T PHÂN C P NHIÊN Li U

• Nguyên lý:
– D a vào c ch phân h y NOx khi g p các g c CHi ch a cháy h t và các
sp cháy không hoàn toàn nh CO, CO2, C, CmHn s% phát sinh p hoàn
nguyên

• C ch ph n ng:
–
–
–
–
–

4NO + CH4 → 2N2 + CO2 + H2O
2NO + 2CnHm + O2 → N2 + 2nCO2 + mH2O
2NO + 2CO → N2 + 2CO2
2NO + 2C → N2 + 2CO
2NO + 2H2 → N2 + 2H2O

#


3.2.3

T PHÂN C P NHIÊN Li U

• Quy trình CN: 3 g
– G 1: a 80 -85% nhiên li u vào vùng cháy c p 1, ) > 1
NOx sinh ra
t o môi
– G 2: a 15 - 20% nhiên li u vào vùng cháy c p 2, ) < 1
tr ng hoàn nguyên (vùng tái cháy).
– KQ: NOx t" vùng cháy cháy 1 b hoàn nguyên v N2, NOx m i sinh ra ít
– G 3: dùng mi ng gió xi t t o vùng cháy c p 3 (vùng cháy ki t), ) > 1
các SP g 2 cháy hoàn toàn

• ' c i m
– Vùng cháy c p 2, th i gian l u l i ng n, ) < 1
– Do ó, nhiên li u cháy nên ch(n là khí ho c l.ng
d- b t l&a, d- cháy.
N u là b t than thì ph i ch(n lo i ch t b c l n và nghi n th*t m n
– Có th gi m
c t i 50% l ng nito oxit phát th i

#


3.2.3

T PHÂN C P NHIÊN Li U

#


3.2.4 TÁI TU N HOÀN KHÓI
• Nguyên lý:
– M t ph n khói (10 – 20%)
c tu n hoàn tr! l i vùng ng(n l&a v i m c
ích h th p nhi t
ng(n l&a và gi m b t l ng oxi th"a làm gi m
l ng NOx sinh ra

• ' c i m: Có nhi u cách
–
–
–
–

a khói tái tu n hoàn vào lò
' a qua mi ng vòi phun chuyên dùng tr n v i nhiên li u c p 2 ! ph ng
pháp 3
Th i h n h p không khí và khói theo m t t$ l thích h p vào bu ng cháy
Khi tái tu n hoàn 15 – 20% khòi s% gi m

c kho ng 25% NOx
Ph ng pháp này có th s& d ng riêng l/ ho c ph i ho c cùng các
ph ng pháp khác

#


3.2.4 TÁI TU N HOÀN KHÓI

#