и лишь избыточное их количество вступает во взаимодействие с присутствующим в газах кислородом.
В энергетике проблема очистки газов от NOx усложняется тем, что концентрация NOx в них мала (в пределах 2 г/м3), и они содержат значительное число примесей (твердые частицы – зола, механический недожог, оксиды серы, кислород, углекислый газ и др.).
В связи с предполагаемым дальнейшим ужесточением норм по допустимым выбросам NОx, а так же увеличением доли угля в топливном балансе России, возникает необходимость очистки газов от NОx.
При классификации различных методов очистки дымовых газов [14] удобнее всего разделить их на две группы (см. рис.2.7) – методы очистки только от диоксида азота NО2 и методы, позволяющие одновременно снижать выбросы SO2 и NОx. Те и другие методы можно осуществлять в сухих и мокрых системах. На практике обычно для очистки только от NОx применяют сухие, а для совместной очистки от SO2 и NОx – мокрые системы.
Сухие методы включают гомогенное (бескаталитическое), каталитическое восстановление, сорбцию на твердых телах (физическая или химическая абсорбция) и каталитическое разложение. Усилия энергетиков сосредоточены на селективном восстановлении NОx как с катализатором так и без него.
В мокрых системах удаление NОx происходит путем предварительного окисления NО в NО2 озоном или ClO2 в газовой фазе. В жидкой фазе используют так же КМnО4 или NaClO2 (NОx переходит в нитриты и нитраты, что создает опасность загрязнения водной среды).
В промышленно развитых странах разрабатываются в основном три схемы:
гомогенное восстановление NОx аммиаком (СНКВ), – так называемый высокотемпературный метод;
каталитическое селективное восстановление (СКВ) с использованием аммиака;
прямое поглощение NОxс одновременной абсорбцией SO2.
Кроме того, разрабатываются радиационно-химические методы очистки дымовых газов, основанные на получении в очищаемом газе небольшого количества активных компонентов (атомов и радикалов), которые образуются при воздействии радиационного излучения.
При радиолизе диоксида углерода СО2 образуются молекулы оксида углерода СО, которые так же увеличивают степень разрушения молекул NO.
Рассмотрим некоторые из методов сухой очистки:
1. Высокотемпературное бескатaлитическое (гомогенное) восстановление NOx. В качестве газа-восстановителя используется аммиак, который действует избирательно, количество его невелико. Процесс восстановления протекает при температуре около 950ºС, причем присутствие кислорода дает заметный положительный эффект.
При температуре 900 - 1000ºС преобладает реакция
4NH3+4NO+O2 → 4N2+6H2O. |
(1)
|
При более высоких температурах –
4NH3+4NO+O2 → 4NO+6H2O
и ввод аммиака в дымовые газы дает обратный эффект.
|