Báo cáo nghiên cứu sự hình thành, tác hại và phương pháp xử lý NOx trong khói thải

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM
N Đ I
ĐIỆN Ự
KHOA CÔNG NGHỆ NĂN
ỢNG

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU
Đ

.

NO

Gi
ê
ớng dẫn: KS. Trần Thị Mai Lan Oanh
Sinh viên th c hiện
Vũ A Đức
Chuyên ngành
: Nhiệ đ ện
Lớp
Đ5 – Nhiệt

HÀ NỘI, 2013

1


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

IN IĐ
iện n
ch t

n

it n
n
n c p ch c t n nh n
i
n inh t , h i c n n hiệp, gia th n
nt i c c n
n
i
n hi n ch t nh t n
it n
n c
iĐ tn
c n
i
c hiện t n hiệ ứn nh nh ph h t n
n
n
c n
n hiệp
n nh h n t c ti p tới ức h c c n n
i
it n
thi n nhi n

t n
n t n
iĐ t
ớc t nh h nh
ch n t
c n ph i c t ch nhiệ ch n t n iệc
ệ it n
ệ ức h c
ch nh ch n t .
t th i i n t hi
n hi n cứ , tôi
t ph p
c c c i n thức
c c th n tin th c t
h n th nh
t i N
n c t c h i c c ph n
ph p
N t n h i th i Với nh n n
n th n tin chi ti t
chi
c c n th c ti n t n iệc n hi n cứ , tôi h
n
n ch n
i c
nh n hi
i t ch nh c t n
n nh t N
c c ph n ph p h n ch
h

c N
inh
ch n t c th c n ch n t
p ức t n
iệc
ệ
h n h
ph n t nh c c t c h i c
h N
–
i h i n
n t c ti p n ch n n nh Nhiệt iện c ch n t .
Tôi in ch n th nh c
nc i
n h
i L n nh – i n i n
khoa n n hệ N n
n t n Đ i h c Điện c –
t n t nh h ớn
n
c n c p ch t i nh n t i iệ
ch t n iệc n hi n cứ c n c c n inh
i n t n t p th ớp Đ5 – Nhiệt
i p t i h n th nh
c tài m t c ch t t
nh t.
c
c
n
t nhi t nhi n i i t c t i ch c ch n h n th

t nh h i nh n thi
t. Tôi t n nh n
c
p c c i cũn
nh t n th
n c
i i tc t i
c h n ch nh h n.
N i n

th n

3n

2 13

Vũ An Đức

2


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

IN IĐ

................................................................................................................... 1

NO

NO .......................................................................................... 5

NO

? ............................................................................................................. 5
NO ............................................................................................... 5
NO ....................................................................................... 6
NO

ê

NO

ê

ệ ............................................................ 7

NO

ê
đ

ệ ......................... 6

ớ

ứ

ứ

.................. 10

NO ............................. 11

NO .......................................................................................................... 14
NO đ
NO đ

............................................................... 14
ứ

................................................. 16

ệ

NO ................................. 17
ệ

ệ ứ

ệ

2.3.

................................................................. 17
ầ

............................................................... 19

ệ

............................................................ 22

NO ..................................................................................... 24
ệ

NO

.................................................... 24

P

ệ

Đ

........................................................................... 24

Đ

5

........................................... 24

ê

ệ ............................................................................ 25

ầ

.................................................................................... 26

đ

..................................................................................... 27

3


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt
NO

đ

(SNCR) ............................................ 28

3.2. Công nghệ x lý NOx sau khi cháy ................................................................... 30
NO

ớ ............................................................................... 30

NO

ệ

....................................................... 34

P

............................................................ 37
NO

ê

ệ

................................................ 39

ệ
ệ ứ
ầ
................................................................................. 41
ệ
ệ
ệ

ệ ứ

......................................... 41
ầ

....................................... 41
.................................... 42

........................................................................................................................ 44
ệ

.......................................................................................................... 45

4


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

NO
NO

NO
?
: NO 2 , NO, N 2O, N2 O5
2

NOx (ngo

2 O).
2

Đ

N

:

NO

NO2

0,12 ppm
o

o

-152 C

-164oC

21 C
-11oC

= 760 mmHg)
20oC

20oC
NO2

)

nitric

:
2

50.107

3

2ữ10àg/m

.

NO
.

NO

: NO, NO2 , N2 O, N 2O3 , N2 O4, N2 O5
Ox.
2
2
- N2
5


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt
:
N2 O + H2 → N2 + H2 O + 77,5 kcal
3N2 O + 2NH3 → 4N2 + 3H2O + 210 kcal
- N2
.
-

2:

2NO + O2 → 2NO 2
- NO hỗn h p v i NO 2 tác dụng v i amoniac ho c ure t
NO + NO 2 + 2NH3 → 2N2 + H2 O
- NO2
c t o nên axit m nh:
3NO 2 + H2 O → 2HNO3 + NO
- Tác dụng mãnh li t v i bazo hay mu i cacbonat:
2NO 2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO 2 + H2O
3NO 2 + CaCO3 → Ca(NO3 )2 + CO2 + NO

c:

NO

1.3.
2

.

1000o

trên 90%, NO 2
.

NO

ê
2

do N2

:
O2 + M ↔
O + N2 ↔
N + O2 ↔
D

ệ
2

+
+

+

O2 + N2 ↔
NO + 1/2O 2 ↔

:

2

4
2

(5)

4
2

:

6


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

To K

NO(ppm)

NO2 (ppm)

300

1,1.10-1

3,3.10-5

800

0,77

0,11

1400

250

0,87

1873

2000

1,8
1200o

T
).

2

ụ

(3).
O+N2↔

+

2

≡

94,5.107
2.

(1), (2), (3) nêu trên,

.

NO

ê

ệ

nhiên l
.
, NH3
.

7

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt
nh 1 1

i

th

t nh ph n h

nit :

.
3
3

khơn

+

3
3

NH3

.

+

6 H5 NH2
3

+
+

.
3

1000÷1100o

NH3 .
ứ
nh 1 2 L t nh ch

ph n ứn

.

3

N
ih

N

:

8

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

ụ

.

N

ụ

ị

3

, NH3
.
c.
đ

P

ệ

.

ệ đ

NO

.

ứ
ũ
ớ
.
, trong môi

ê NO )
(N 2

nh 1

2.
L t nh ph n ứn ph n h

N

9


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

.

NO
nh 1 5

ch h nh th nh N

ê
th

n

n

ứ

ứ

ph n ứn tức th i

4

(a), (b), (c),

(d).
ỗ
–

, CH2 , CH3

2

2

CH + N 2 ↔
CH2 + N2 ↔
CH3 + N2 ↔

C2 + N2 ↔

+
+
+

2

(3)

4
4

.
10


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

:
+ ↔
+
↔
CN + O2 ↔
:
NCO + O ↔
+
↔

ụ

+
+
+
+
+

+

i

:
+
+

↔
↔
+
↔
N + O2 ↔

+
+
+
+
.
ụ

.

.

đ
N ệ đ

ớ

NO

:

.
ụ

. Khi

1500o

1500o
.

11


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt
nh 1

nh h

n c

nhiệt

n t ệ ch

ứ đ

ệ

ê

.
ê

ệ – kh

nh

nit nhi n iệ th nh nit ch t

c

ệ :

:
.

Đ

ê

ệ :
– H/V –
ứ

N 2 , NO, CHi

ứ

O,

).
đ

ệ
.

12


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt
nh 1
ệ

i t N
it n :

ph t th i

n

c n

ới ức

i

N

t ti

ch

n

,
.

ụ

4

ỗ
.

.
ụ
13

V An c Lp 5 Nhit
).

.

NO
50.107
2ữ10àg/m3
.

NO

.
nh 1

nh h

n c

N

2

n

n h p

14

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

nh 1

nh h

n c

N tới

t nh

n h p

0,5÷0,7p
2

nhanh

2
2

25%.
ỗ

2

2
2
2.

ỗ
.

15


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

ụ

2

NO đ

ứ
2
2

ụ

, trung

2

ỗ

ỗ
ỗ
.

ụ
50m3

0,2÷0,5ppm.

16


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

ệ
ệ

NO
ệ ứ

a) N
Hi u ng nhà kính là hi u ng x
ng b c x c a tia sáng m t tr i
xuyên qua các c a s ho c mái nhà b
c h p thụ và phân tán tr l i
thành nhi
ng cho b u khơng gian bên trong, d
n vi
i m tồn b
không gian bên trong ch không ph i ch nh ng chỗ
c chi u sáng.

nh

1

iệ ứn

nh nh
Nguyên nhân gây ra hi
ng hi u ng nhà kính:
Do ho
ng c
c a các ch t CO 2
c,
CH4 , CFC, O 3 , NOx,...
- Khí th i t các ho
ng cơng nghi p có n
các ch t gây hi u ng nhà
kính.
- Khí th i c
n tham gia giao thông.

17


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt
- Ch t phá r ng b a bãi.

b)
- Nhi
trung bình c a b m
c quy
nh b i cân b ng gi

ng m t tr i chi u xu
t và b c x nhi t c a m
ụ.
- B c x nhi t c a m t tr i là b c x có sóng ng n nên d dàng xuyên qua t ng
ozon và l p khí CO 2
im
c l i b c x nhi t t
ụ
là b c x sóng dài, khơng có kh
p khí CO 2 dày và b CO 2 và
c trong khí quy n h p thụ r i t a nhi t vào khí quy n làm cho nhi
b u khí quy
p khí CO 2 có tác dụ
tl p
kính gi nhi
ng t a nhi
ục
gi
m
l i trong b u khí quy n.
- N u khơng có hi
ng hi u ng nhà kính t nhiên này thì nhi
t ch
o
vào kho ng -15 C.
- Bên c nh CO 2 cịn có m t s
cg
NOx, metan, CFC,...
c)
- Nhi

u h u qu nghiêm tr
cao m
c bi n, thu hẹ
t li n, nhi u vùng s n xu
c trù phú, các
ng b ng l n,... s b nh
c bi n.
- Nhi
c bi n gi
ng CO 2
2 c
trong khí quy n ti p tụ
u
a,
k t qu làm nhi
t nóng lên.
- Nhi
n hóa hóa h c và sinh h
nt i
m c chuy n hóa cân b ng gi
ng và ch t.
- S nóng lên c
u ki n s
ng c a các sinh
18


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt
v
di t.

- Khí h

t. M t s lồi sinh v t khơng thích nghi v
ng cây gi m d
t s b bi

u ki n m i s b tiêu

t xói mịn,...
ụt, h n hán, cháy r ng,... x y

- Nhi u lo i b nh m i xu t hi n, s c kh
i suy gi m.
T
y r ng, hi u ng nhà kính nhân lo i làm cho khí h
t nóng lên,
gây m t cân b ng sinh thái, gây
ng nghiêm tr
n s c kh e và các
ho
ng s ng c a toàn nhân lo i chúng ta.
ệ

ầ

a) N
ệ
- Khí Ozone g m 3 nguyên t oxy (O 3 ). T
n m trên t
v i

ranh gi i trê
ng trong kho
cao 50 km. Ở
cao kho ng 25 km
trong t
nt im tl
c
g i là t ng Ozone
ng khí Ozone trong khơng khí r t th p, chi m m t
ph n tri u, ch
cao 25÷30km, khí Ozone m
mt l
1/100.000 trong khí quy
i ta g i t ng khí quy n
cao này là t ng
Ozone.
- Vai trị c a t ng ozone:
Tuy m
ng ozone có vai trò r t quan tr
i v i s s ng trên
t vì nó h p thụ ph n l n tia c c tím (UV) c a b c x M t Tr i, khơng cho
t. Chính vì th l ch s c a gi i sinh v t, s s ng ch
t xu t hi n t ng ozone. Do v y, n u t ng ozone
b phá h y s gây tác h i r t l
i v i m i sinh v
t, tia b c x UV mà M t Tr i t a ra chia làm 3 lo i: UV-A (400-315nm),
UV-B (315-280nm), và UV-C (280U -C r t có h i cho con
i, UV-B gây tác h i cho da và có th gây t
bào d
n

da. T ng ozone
n tr tia b c x UV-B và UV-C, còn h u h t tia UV-A
chi
c t ib m
n là tia này ít gây h i cho sinh v t.
Các nghiên c u cho th y r
b c x UV-B trên b m
t nh s
n c a t ng ozone tr nên y
i 350 t l n so v i trên t ng khí quy n.
N u t ng ozone b suy gi m, b c x UV s
t nhi
b
ục th y tinh th
m t, làm gi m s
c, nh
n h sinh thái bi n.
- Phá h y t ng ozone là hi
ng gi
ng ozone trong t
b) Nguyên nhân
u tiên có th k t i có liên quan t i vi c s n xu t và s dụng t
l nh trên th gi i.
19


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt
T l nh có th làm l nh và b o qu n th c ph
c lâu là vì trong h th ng ng
d n khép kín phía sau t l nh có ch a lo i dung d ch freon th l

ng g i là
"gas"). Freon là tên g i chung c a nh ng h p ch
f
CCl2 F2
có d ch hố h c này t l nh m i làm l
c. Dung
d ch freon có th
khí. Khi chuy n sang th khí, freon b c thẳng
lên t ng ozon trong khí quy
t và phá vỡ k t c u c a nó, làm gi m n ng
khí ozone.
Khơng nh ng t l nh, máy l nh c
n freon mà trong dung d ch gi t t y,
các lo
bình c u ho
dụng freon và các ch t thu c d
f
là nh ng hóa ch t thi t y u và trong quá trình s n xu t và s dụng chúng không
tránh kh i th t thoát m
ng l n hoá ch t d ng freon b
quy n.
i ta tính r ng m t phân t CFC m
m
t lên
n các t ng trên c a khí quy n và có th
ng m t th kỷ, phá h
nc
ozone trong th i gian này.
ụ
2 O.

, CO2
ẳ
. N2
2

ụ

ụ
.
2

ỗ
2

f

2

.
-

ụ
–

.
ụ

f
ụ

20


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

–
ozone.
c)
- Phá h y h th ng mi n d
cb
i và
ng v t. Theo báo cáo c a Liên H p Qu c, s gi m sút 10% t ng ozon trong khí
quy
ng h p b
ng 300 000 ca trên th
gi
ngo i còn gây b
ục th y tinh th , m t s b lão
hóa và mù lịa. T i v trí thẳng góc v i lỗ th ng c a t ng ozon Nam C c g n
A
u su
nhi u con c
mù do tia t ngo i. Các tia b c x c
c h p thụ b
c công nh n chung là m t y u t tham gia
t o thành các kh
ụ
t nghiên c
10% các tia c
c liên k t v

i u ác
tính
phụ n .
- H y ho i các sinh v t nh .
- Làm m t cân b ng h
ng th c v t bi n.
Chúng ta bi
ng v t cung c
c l yt
bi n nên b t kỳ s
i nào c
ng UVng s phát tri n
c a h sinh thái bi n. Tia t ngo i UVlàm gi m kh
ng các
sinh v t phù du- ngu n th
a nhi u loài sinh v t bi n. S
a tia
UVng nghiêm tr ng s
ng c a các lồi cá, tơm, cua
và nhi u sinh v t khác, ch y u là gi m kh
sinh s n c a chúng. B c x UVi thành ph n các loài.
- Làm gi m ch
ng khơng khí.
Suy gi m t
ng b c x t ngo i UVnm
t và làm
n ng hóa h c d n t i ơ nhi m khí quy n. B c x t ngo i UV-B kích
thích t o thành các phân t
ng hóa h c m nh, nhanh chóng tác dụng v i
các ch t khác t o thành các ch t ơ nhi m m

-xít s
do các ch t t
is
ng c a tia UV-B.
- Gi
t cây tr ng, ch
ng s n ph m.
Vì quá trình phát tri n c a cây tr ng phụ thu c r t nhi u vào tia t ngo i nên khi
ngo i UV-B có th
ng các vi sinh v
t, làm gi
su t lúa và c a m t s lo i cây tr ng khác. S
U -B có th làm gi m kh
ng c a cây tr ng, n u chi u tia t ngo i v i li u cao vào ngơ, lúa thì
t s kém, ch
m sút.
n các lo i v t li u.
B c x t ngo
làm gi m nhanh tu i th c a các v t li u, làm chúng m t
b n ch c.
21


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt
u ng nhà kính.
S phá h y t ng ozon còn gây ra s bi
ngo
n vào vi

i v m t khí h u b i l tình tr ng gia

ng hi u ng nhà kính.

ệ
ệ

a)

t d ng ơ nhi m khơng khí sinh ra khi ánh sáng m t
tr i tác dụng lên khí th
, khí th i cơng nghi
hình thành
nên nh ng v t ch
e, aldehit và peroxyaxetylnitrate(PAN).
y ra t
a khí quy n –
p trung ph n
l n các ch t khí gây ô nhi m: NOx, các h ch t VOCs.
b) N
ê
- Cu c cách m ng cơng nghi
trong khơng khí trong su t ba th kỷ qua.

s

t ô nhi m

ô nhi
v n chuy n.

n

ụ
.

c)
- D a vào các nghiên c
i ta có th k t lu n r
c t ng h p t NO, NO2 , HNO3 , CO, các nitrat h
. Vì th
hình thành nên các h p ch
ng th
khi n các h p ch t này t n t i trong khí quy n.
- S quang phân c a NO 2 kh
u cho s
NO2 + →
+

A

3

và các ch
u ki n

22


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt
- Nguyên t

c gi i phóng ph n ng v i phân t O2

O + O2 + → 3 + M

- Ozone sinh

t o ra ozone:
2

NO + O3 →

2

2:

+ O2

- NO2 , O 2
peroxyaxetyl nitrare(CH3 CO-OO-NO2 ):
NO2 + O2 +

→

3 CO-OO-NO2

ỡ
2, O3

ỡ
phân thô
3

ụ

.

3

d)
+

ng lên s c kh

i:
gây ra nhi u v
nghiêm tr ng v s c kh e
n, viêm ph qu n, ho và t c ng c.
+
nh y c
i v i các lây nhi m v
ng hô h p.
+ Làm gi m ch
a ph i.
+ Vi c ti p xúc v
i gian dài th m chí có th gây
t
i, gây ra s s m lão hóa ph i, và góp ph n gây ra b nh
ph i mãn tính.
ng lên th c v t và các lo i v t ch t:
+ Các cây tr
i th c v t nh y c m khác thì b gây h i nhi u
c kh e c

i n
ozon th p. L p ozon t ng m
t có
th h y ho i lá cây, làm gi m s phát tri n, kh
n. Nó có th gây ra s
m t kh
v
c các lo
nh t t và th m chí cịn
gây ch t cây.
+
i v i các lo i v t li u: ozon d dàng ph n ng v i nh ng lo i v t li u h
h y ho i
c nhu m.

23


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

NO
ệ

NO

P

ệ
N

ê

ụ

ụ
–
.
Đ
-

đ
ụ

.
ụ

:
→

+
→

→

.

→

+

–

→

→
→

.

Đ
N

ê
:
<

phân
.
ệ
:

*
-

.
-

ụ

ụ

ụ

ụ

24


Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt
.
:
.
nh 3 1
t n t ớc

t

iện

Đ

ê

i ph n VA t n

n

t

i ph n

t th n

ệ

:
-

.
:
4NO + CH2 → 2 + CO2 + H2 O
2NO + 2Cm Hn + O2 → 2 + 2nCO 2 + mH2 O
+
→ 2 + 2CO
2NO + 2H2 → 2 + 2H2 O
3
:
25