Báo cáo nghiên cứu: Sự hình thành, tác hại và phương pháp xử lý NOx trong khói thải nêu lên NOx và sự hình thành NOx; tác hại của NOx; các phương pháp xử lý NOx (xử lý trong quá trình cháy, xử lý sau khi cháy, biện pháp phòng tránh các hiện tượng hiệu ứng nhà kính, phá hủy tầng Ozone và sương mù quang hóa).
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 Vũ A Đức Chuyên ngành : Nhiệ đ ện Lớp Đ5 – Nhiệt HÀ NỘI, 2013 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 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 , 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 , 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 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 13 Vũ An Đức Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt IN IĐ NO NO NO ? NO NO NO ê NO ê ệ NO ê đ ệ 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 24 Đ ê ệ 25 ầ 26 đ 27 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt NO đ (SNCR) 28 3.2 Công nghệ x lý NOx sau cháy 30 NO 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 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt NO NO NO ? : NO , NO, N 2O, N2 O5 NOx (ngo O) Đ N : NO NO2 0,12 ppm o o -152 C -164oC 21 C -11oC = 760 mmHg) 20oC 20oC NO2 ) nitric : 50.107 2÷10µg/m NO NO : NO, NO2 , N2 O, N 2O3 , N2 O4, N2 O5 Ox 2 - N2 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 - NO hỗn h p v i NO tác dụng v i amoniac ho c ure t NO + NO + 2NH3 → 2N2 + H2 O - NO2 c t o nên axit m nh: 3NO + H2 O → 2HNO3 + NO - Tác dụng mãnh li t v i bazo hay mu i cacbonat: 2NO + 2NaOH → NaNO3 + NaNO + H2O 3NO + CaCO3 → Ca(NO3 )2 + CO + NO c: NO 1.3 1000o 90%, NO NO ê N2 : O2 + M ↔ O + N2 ↔ N + O2 ↔ ệ + + + D O2 + N2 ↔ NO + 1/2O ↔ : (5) : 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 ) ụ (3) O+N2↔ + 94,5.107 ≡ (1), (2), (3) nêu trên, NO ê ệ nhiên l , NH3 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt nh 1 i th t nh ph n h nit : khôn + 3 NH3 + H5 NH2 + 1000÷1100o + NH3 ứ nh L t nh ch ph n ứn N ih : N Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt ụ ụ N ị , NH3 c đ ệ ệ đ ứ ũ , môi P NO ê NO ) (N nh L t nh ph n ứn ph n h N Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt NO nh ch h nh th nh N ê th n n ứ ứ ph n ứn tức th i (a), (b), (c), (d) ỗ – , CH2 , CH3 2 CH + N ↔ CH2 + N2 ↔ CH3 + N2 ↔ C2 + N2 ↔ + + + (3) 4 10 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt : b ng dòng phân ph c Khi i Còn khí s ch ti p tụ có t m ch cd ct i lên thông qua c phun t xu ng thông qua vòi phun c, bụi b l c c ng lo i b bụi yêu c u ph i có b tách m ị đệ đứ - 31 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt ỗ ụ ụ - : 32 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt ụ ỗ ụ ụ NO NO2 ị : ụ : 2NO + hay dun : 3NO + H2 → → 3 + NaNO + H2O , NO + NO ụ 2: 2NO + O2 → 2 ụ ụ - : 33 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt ị 3.2.1.5 : ẳ Sau ụ ụ NO * ệ : ụ ụ ụ * ụ: Silicagel, alumogel, * : ụ – – graphit tinh th c a than ho t tính 34 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt vòng sau nguyên t cacbon s p x p tr t t y than ho t tính có c u t o x p t o nên nhi u lỗ h ng nh u r t ph c t p ỗ ỗ ụ ụ ỗ ụ ỗ : ụ ỡ 10 Ao , có b m t riêng l n nh t (350 -1000 m2 /gam) chi m ph n ch y u than ho t tính (2) D ng mao qu n trung gian có bán kính hi u dụng kho n o 250A B m t riêng không l n l m, kho ng 10010.000 A; d ng có b m t riêng r t nh , không m2 /gam Than ho t tính có tác dụng h p phụ t i v i ch t không phân c c d ng khí d ng l ng T lâu than ho t tính c s dụ làm m t n c, làm s kh màu s n ph m d u mỡ Ngày th gi i than ho c coi t ch t h p phụ ch y u công ngh x lý làm s ng bao g m c: - Làm s c u ng, x sinh ho t ho c x c th i c a công trình nhi m b n Trong nh ng h p than ho t tính s gi l i h p ch t h t ch t gây mùi, gây màu c v t nh ng kim lo i n ng Than ho c bi t có hi u qu x iv c có b nhi m nhẹ ch t di t tr d ch h i -X c th i công nghi i ta s dụng than ho t tính nh ng 35 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt ng h p h p phụ ch t ho c không b vi sinh v t phân h y, ch c h i v i vi sinh v ng h p x lý ch n l c b ng than ho t tính ti n x c x lý sinh h c ti p theo -X c th i công nghi p phụ no, không kh p phụ ti p tục n iv i than ho ng h p không ph i b tái sinh s dụng l i ch t h p phụ than ho u có th gi i h p b ng nhi t Khi ng nhi i nhi b t cháy c a than), ch t h ib m tc i v i m t ch t s có m t nhi x lý phù h p V i h p ch t c a kim lo ng ph i gi i h p b ng axit s ab c s tái sinh * Silicagel Là gel c a anhydrit axit silisic có c u trúc lỗ x p r t phát tri n M i c a gel bao g m nguyên t Si n m gi a kh i chóp tam giác n i v i thông qua nguyên t O phân b t nh B m t c a gel thay nguyên t c thay b ng nhóm hydroxyl (OHnh tinhs ch t h p phụ c a silicagel Silicagel d dàng h p phụ ch t phân c t có th t o v i nhóm hydroxyl liên k t ki u c i v i ch t không phân c c, s h p phụ silicagel ch y u tác dụng c a l c mao d n lỗ x p nh 36 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt t h p phụ có th tái sinh khác, ch tái sinh có m t quan tr i v i silicagel, tr ng thái hóa h c c a b m t gel quy nh tính h p phụ m nh ch t phân c c Tr ng thái ch c b o toàn nhi i 200o C n u gi i h c ti n hành b ng khí khô N u tái sinh silicagel nhi d n ns i b t thu n ngh ch c a c u trúc b m t làm m t kh ng c a silicagel Do c u t o c c bi t l p liên k t c a nhóm OH-, n u ti n hành gi i h p b ng khí nóng m hay b c v i th i gian kéo dài s làm gi m ho t tính h p phụ c a chúng nguyên nhân ch y u gi m b m t riêng Do v y vi c gi i h i v i silicagel c n ph i vi c gi i h p than ho t tính + Khi ch t h p thụ ch a NO tr thành ch oxi hóa nito oxit thành nito dioxit NO s b h p thụ vào l p v t li u h p phụ + Hoàn nguyên v t li u h p phụ b ng áp su t ho c nhi + m: kh p phụ NOx c a v t li u th p N u khói th i có ch a bụi, bụi s làm gi m kh p phụ c a v t li u v y ph i l c s ch bụ c s dụ +Ư m: Thu h i NO n cao, có th u ch HNO công nghi p, ch t h p phụ sau s dụng có kh y làm gi m giá thành x lý + Khí th i có ch a – 1,5% NO X có th s dụ P : 37 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt N ê : - S dụng ch t xúc tác gi m nhi ch ph n ng Kh NOx v N2 b ng h p - Khi có m t ch t xúc tác, nhi ph n ng x y kho ng 180÷450o C : 6NO + 4NH3 → + 6H2O 4NO + 4NH3 + O2 → + 2H2O 6NO + 8NH3 → + 12H2O 2NO + 4NH3 → + 6H2O - Các ch t xúc tác: V2 O , zeolit mang kim lo i, TiO , hỗn h p oxit kim lo i chuy n ti c mang n n v t xúc tác rỗng - Các v t mang ch t xúc tác có nhi u d ỗ nh , t n sóng ghép v i nhau, m ng lỗ - Trong trình khói th i di chuy n b m t qua lỗ x p c a v t mang ch t xúc tác, NO x s b kh b i amoniac ho c ure - Zeolit h p ch t alumosilicat có c u trúc tinh th Trong m i tinh th c a zeolit, m t ph 4+ c thay th b i ion A + thi u hụt v ti p nh n cation nh nh c a kim lo i khác.M t khác làm phá vỡ c n c a tinh th t, gây nh ng kho ng không gian tr ng l ng khác zeolit - Tính ch t c a zeolit phụ thu c vào tỷ l Si Al m t o tinh th c a s n 38 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt ph m cu ng th i ch u ng c a cation kim lo c nh n thêm vào trình hình thành s n ph m, Vì v i ta có th t o nh ng ki u zeolit khác b u ch chúng v i tỷ l khác c a Si Al, v i u ki n hình thành tinh th zeolit Trong công nghi p ph bi n nh t zeolit A zeolit X Các zeolit có tính h p phụ t i ch n l c Các zeolit th hi n tính nh y c m r i v i nhi , thí dụ a Ca ch b m t tính h p phụ o nhi lên t i 800 C, ch a Na b m t ho nhi 700o C zeolit ch a Li 640o C Ư : - So v i ch t kh khác, NH3 ph n ng ch y u v i NOx h i Oxy - Nhi ph n i th p 180÷360o C t ng nhi t không l n o Vì v y nhi ác ch 10÷20 C - Khí NH3 b oxy hóa b i oxy khí th i: 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2 O - Quá trình yêu c u thi t b n - Hi u qu x ≥ i ch a 0,2% NO+NO x lý khí th i ch a 1÷30% NOx b ng NH có th s dụ t o hi u qu cao nhi 330÷480 C : B1: i nh nhi t B2: Tr u hỗn h p khí B3: Oxi hóa kh có xúc tác B4: Th i NO ê dung môi 39 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt ụ NOx + NH1 ụ: → NOx 800÷1000o : ụ : ụ 50÷300o C) 40 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt ệ ệ ệ ứ ầ ệ ệ ứ Bi M t nh ng c g u tiên c a nhân lo i vi c qu o tìm cách kí k t m t hi c có tên Ngh i dung c a hi p c vi c c t gi m khí gây hi u ng nhà kính Nhi tb t bu ph i có gi y ch ng nh t tiêu chu n nh khói c a h th n l nh không s dụng ch t CFC làm ch t sinh hàn S dụ c, Tr ng nhi u xanh nh m làm gi gi m hi u ng nhà kính i khí h u s nóng lên c ng vô nghiêm tr t m t v mang tính toàn c u, có n s s ng c a toàn th sinh v t s s y di t c n có nh ng bi b ov ng s ng, m t s nh ng bi n pháp quan tr ng c t gi ng khí gây nên hi u ng nhà kính ng m t cách h p lý, tái s dụng l i nh ng có th s dụng ệ Khuy n khích h n ch s dụ dụ ng s ng khí CO khí quy n, t ầ ng h t nhân, t ng M t Tr c nghiên c u s ng gió, sóng bi 41 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt X lý ô nhi m cục b t ng khu công nghi p, t ng nhà máy, t n s n xu t riêng bi gi m thi u lo i bụ c h i vào b u khí quy n ụ ụ ỗ – ụ ụ ụ ụ ệ + : Gi m khí th i t xe m gi t b chuy ng CO NO sinh i - xúc tác ng bô 42 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt Ch Gi m khí th i t nhà máy Các nhà máy ph i có h th ng x lý khí th i t tiêu chu n, ng khói ph cao Ph i tìm ki m khuy n khích s dụng lo i nhiên li u s ch c s dụng platin ho c h p ch t c a platin Rodi i v i qu c gia t ch c qu c t c n có lu nh cụ th v v + nh, hi c quy ụ : : - ụ (>500ppm): : → ụ ụ o -80 C → ụ ụ → f ụ ụ ụ < - ) Ở ụ ụ ụ ụ ụ : - ụ 43 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt i vi t : ụ , NO2 t ỗ ụ , x , : + ụ , U ụ ỗ T , ụ ụ + ụ ụ ụ ỗ ỗ 44 Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt ệ – PGS.TS , 2001 45