صفحه 1:
صفحه 2:
مشکلات ناشی از اکسید های نیتروژن و روش های کنترل آن
۲ (۷
صفحه 3:
gaan
اثرات اکسید های نیتروژن
منابع تولید اکسید های نیتروژن
ویژگی های اکسید های نیتروژن
انواع اکسید های نیتروژن
cals های اکسید های نیتروژن و گوگرد
تفاوت های اکسید های نیتروژن و گوگرد
چرخه نوری دی اکسید نیتروژن
ترمودینامیک تشکیل اکسید های نیتروژن
عوامل موثر در تشکیل اکسید های نیتروژن
تکنیک های کنترل اکسید های نیتروژن
صفحه 4:
* مقدمه
استتشای رورا تجدوه ۱۰۰۰۰ نها توسط اسان
7 تماس نزدیک مجاری تنفسی انسان با حجم زیادی از هوای آزاد و اجزای موجود در آن
افت شدید کیفیت هوای تنفسی به دنبال شهر نشینی و صنعتی شدن سریع جوامع انسانی همراه با
افزایش پیوسته خروجی های وسایل نقلیه و واحدهای صنعتی در کشورهای در حال توسعه و توسعه یافته
۲ مرک سالانه بیش از ۳۰۰ میلیون نفر بر اساس برآوردهای سازمان بهداشت جهلنی به دلیل اثرات زیان آور
هوای آزاد
Y كه ازاين ميان حدود یک میلیون مرگ و میر مربوط به سرطان ريه است.
صفحه 5:
* مقدمه
۲ در این میان آلایندههای, هوا نظ معلق» دیاکسید کوگرد: اکسیدهای نبترونن: ازن: و
کربن مسئول بسیاری از مرگ و میرهای پیش از موعد و نیز اثرات حاد و مزمن متعدد بر انسان در محیط
های شهری هستند.
۲ از اين رو کنترل آلاینده های هوا بهمنظور فراهم نمودن محیط زیستی بهتر و سالمتر . امری کاملا
ضروری محسوب می شود.
” از میان آلایندههای ذکر شده اکسیدهای نیتروین یا ۱60[ در دههی اخیر توجه زیادی رابه خود جلب
تموده و نگرانیهای بسیاری را از جهت خطرات ناشى از انتهار این گاز در هوا موجب شده است,
صفحه 6:
* اکسیدهای نیتروژن :
اکسید های نیتروژن شامل شش ترکیب گازی شکل ( , 3204 , 37203 ,۸20 , 302 , 0[
5 )ويك تركيب غير كازى شكل 1۷603 هستند .
از بین لین ترکیبات تنها نیتروس اکسید (() ۱ ) نیتریک اکسید (160) نیتروین دی 1
مقادير قابل ملاحظه اى در اتمسفر هستند و بطور بالقوه در آلودكى هوا سهيم اند .
hls (NO,) a
صفحه 7:
** اکسیدهای نیتروژن به عنوان آلوده کننده هوا :
آلودكى اكسيد نيتروزن هوا عليرغم حضور مقادير 1170 در اتمسفر معمولاً بر
ب و0(
در نظر گرفته می شود.
دلایل چنین عملی عبارتند از:
۱00-۱ و و1۷60 سمی هستند. در حالیکه(), ۱[ چنین نیست.
۱۲6-۲ و و6 منابع عمده مصنوعی دارند در حالی که 170 ندارد.
۱60-۳ و )3 در واکنش های فتوشیمیایی اتمسفر سهیم هستند ولی() ۱[ نیست.
1528 تركيباتة110 را بصويتزير تعرية لستتمام لاکسیدهایز
صفحه 8:
* اثرات 102 (گرفته شده از 2۳۸)
* عنصر اصلی در تشکیل ازن سطحی
2 ایجاد مشکلات جدی تنفسی
کمک به تشکیل باران اسیدی
افزايش مواد مغذى آب
كمك به ايجاد مواد شيميايى سمى
< کمک به گرمایش جهانی
بروز یاری هي مختلف در ان
gg atl قلبی
برونشيت و
اثرات زيست محيطى ناكس
تشکیل اه مرب و زین اون
oe 98
موسم و تقال الودلى
صفحه 9:
* منابع تولید کننده اکسیدهای نیتروژن:
منابع طبیعی و مصنوعی هر دو مسئول تولید آنها هستند.
۶ منابع طبیعی:
مهمترین منبع طبیعی نیتریک اکسید ۰ رعد و برق می باشد که بدلیل گرمای ب
شکستن مولکول های نیتروژن تشکیل می شود.
۶ منابع مصنوعی:
سه منبع اصلی ایجاد NOX طی فرآیندهای احتراق عبارتند از :
¥ 70 حرارتی
wy» NOx %
¥ 0[ سوختی
يار زياد برق ايجاد د
هو
صفحه 10:
** منابع تولیدکننده اکسیدهای نیتروژن:
2 ۱70 اتمه یله هر دو منبع طبیعیل۸۰دیصد) و مصنوعیل۰ ۲درصد) تسولید ميث
< تقریبا تمام دی اکسیدهای نیتروژن از یک منبع مصنوعی به وجود می آید.
< احتراق . منبع اصلی تولید مصنوعی اکسیدهای نیتروژن است در طی احتراق با دمای بال ازت و اکسیژن
هوا واکنش نشان می دهند که هم اکسید نیتروژن و هم دی اکسید نیتروژن را تشکیل می دا
صفحه 11:
۱- منابع احتراقی
وسایل نقلیه موتوری
بویلرها
زباله سوز ها
مراکز تولید نیرو
۲- عملیات صنعتی با درجه حرارت بالا
¥ کوره های متالورژی
," کوره های انفجاری
کوره های پلاسما
کوره های نفت سوز
۳- منابع دیگر
فرایندهای صنعتی که از اسید نیتریک استفاده مى كنيد
تخلیه الکتریکی در جو و فرآینده های در
Sis توسط باکتری ها.
۱
NLM
صفحه 12:
ویژکی های اکسید های نیتروژن
صفحه 13:
* فیتروس اکسید: 20[ گاز خنده آور
کازی بیرنگ
غير قابل اشتعال
ee
مزه و بوی نسبتا خوب
خاصیت بی هوش کنندگی
غیر فعال است و در واکنش های اتمسفری شرکت نمی کند
استفاده.به نوان افزودنی برای مواد غذایی» داروی بیهوشی وریک ترکیب اکسید کننده
غلظت محیطی آن 0.5 PPM « که بسیار پائین تر از غلظت آستانه در ایجاد اثرات بیولوژیکی می باشد)
v
اکسید های نیتروژن
صفحه 14:
فیتر یک اکسید )۱ :
۷ کازی بیرنگ
"غير قابل اشتعال
۲بی بو وسمی
غلظت محیطی آن کمتر از 0.5 PPM (در این غلظت ها سمیت بیولوژیکی آن در ارتباط با سلامت ناچیز است)
پیش ساز برای تشکیل 1702
۲ ترکیب فعال در تولید اسماگ فتوشیمیایی
آغاز گر واکنش های مربوط به تشکیل آلاینده های هوا
(در نتیجه کنترل ۱00[ فاکتور مهمی در کاهش آلودگی هوا می باشد.)
صفحه 15:
*#نیتروژن دی اکسید 02]:
"7 گازی با رنگ قرمز- قهوه ای
”غير قابل اشتعال
” بى بو و شديداً خفقان زا
۷ سنگین تر از هوا و قابل حل در آ.
”در مقادير كافى براحتى قابل رويت است و غلظت 2-1 28102 آن با جشم قابل رويت است .
۷ حد آستانه در هوای آزاد برای تماس روزانه حدود 10101125 در نظر گرفته شده است.
حد آستانه برای ایجاد اختلال فیزیولوژیک حدود1.5 00110 در نظر گرفته شده است.
صفحه 16:
Ox elsif
: به طور كلى از نقطه نظر منشأ توليد » سه نوع ۱۲6026[ وجود دارد
حرايتى 0.1
ياسريع 2101206 2
(Fuel) :3,.. NOx.3
صفحه 17:
1 حرايتى
۲ این نوع ۷6036 در نتیجه احتراق با حرارت زياد در محفظه احتراق توليد مى شود .
از واکنش های میان اکسیژن و نیتروژن موجود در هوایی است که براى احتراق به كار برده مى شود .
۷ سرعت تشکیل آن بسیار متأثر از دماست و تنها در دماهای (aad) ۳۰۰۰-۲۶۰۰۳ تشدید می یبد .
” حدود 48.8 درصد محصولات واكنش ٠ 1110 و باقيمانده به صورت 102 است.
واكنش هاى مربوطه توسط مكانيسم زلدوويج به صورت زير خلاصه شده است :
N2+OSNO+N
N+02S5NO+0
( به طور كلى 1110076 حرارتى در حدود ۷۰-۸۰ 4 101016 كل را در بر مى كيرد )
صفحه 18:
Prompt NOx.2 باسریع
از واکنش نیتروین مولکولی در هوای احتراق با رادیکال های آزاد هیدروکربن های موجود در سوخت . در
محفظه احتراق . تولید می شود .
۷ سهم نسبتا کمی در مشعل های استوکیومتری دارند
۲ با کاهش نسبت اکی والاتی
(اگر میزان سوخت کمتر از اکسیژن موجود باشد)
سهم 1۷0026 های سریع. افزایش می یابد
۲ واکنش های مربوطه از نوع زنجیره ای هستند .
2+11 + 111+
Cc N
1
OH
1
CN
( به طور کلی ٩026 ۳7000 حدود ۱۰ کل ۱60 را به خود اختصاص می دهد .)
صفحه 19:
3 سوختنوب61 ۳۱ )
این نوع 1۷6026 در نتیجه وجود ترکیبات آلی ازت دار در سوخت حاصل می شود .
تشکیل 01[ سوختنی به شریط موضعی احتراق ( غلظت اکسیژن و نوع اختلاط ) و محتوای نیتروژن سوخت
پیتگی کار .
( به طور كلى 11076 سوختنی حدود ۱۰-۲۰ / کل 016) ۱[ را به خود اختصاص می دهد .)
صفحه 20:
** مکانیزم تشکیل 0 سوختی
۲ در صورت حضور نیتروین و یا باندهای نیتروژنی در سوخت مصرفی, مکانیزم تشکیل NOX
شکل می گیرد.
۲ بالعکس تشکیل ۱02[ حرارتی. در لین مکانیزم. درجه حرارت. تاثیر زیادی بر پیشرفت واکنش نداشته
و در دمای پایین, اکسیدهای نیتروژن تشکیل می شوند.
LY
این واکنش, نیتروژن موجود در سوخت سریعا به سیانید هیدروین و آمونیاک تبدیل می شود و
سپس در صورت حضور اکسیژن. این ترکیبات اکسید می شود.
۳ 00 حاصل از این مکانیزم به وضعیت استوکیومتری احتراق بسیار حساس بوده و در واقع نسبت
ميان سوخت و هوا علمل اصلی تافیر گذار است.
صفحه 21:
** مکانیزم تشکیل 0 سوختی
” اگر مرحله ای که طی آن ترکیبات یانید هیدروژن و آمونیاک تشکیل شده لند زیر حد استوکیومتری نگه
داشته شود یعنی میزان هوای احتراق کاهش یابد. ترکیبات مذکور اساسا به مولکول نیتروین تبدیل می
شوند.
7 بنابرلین با اتخاذ تدابیر صحیح در تزریق هوای احتراق به داخل مشعل و در واقع کاهش اکسیژن دریکی از
مراحل احتراق. می توان از تشكيل اين نوع اكسيدهاى نيتروزن جلوكيرى كرد
صفحه 22:
* شباهت های اکسید های فیتروژن و اکسیدهای گو گرد :
به خاطر تشابه میان اکسید های نیتروژن و اکسید های گوگرد ,آنها اغلب در مسائل آلودگی هوا با مرتبط هستند.
.١ واکنش با آب و اکسیژن دراتمسفر و تولید اسید نیتریک و اسید سولفوریک
این دو اسید مسئول اصلی تشکیل باران های اسیدی هستند.
۲ تشکیل یا کمک به تشکیل و۳1 وور/۳ تحت شرایط اتمسفری
۳ نشر زیاد به اتمسفر
۴ وروه به اتمسقر از طريق متابع استراقی بزرگ مخصوصاً منایع اختراق رغال سي
صفحه 23:
** تفاوت های اکسید های نیتروژن و اکسیدهای گوگرد :
وسایل نقلیه موتوری مهمترین منبع تولید اکسیدهای نیتروژن و منبع جزئی تولید اکسید های گوگرد
اکسید های گوگرد . از گوگرد موجود در سوخت یا گوگرد ناخواسته در سنگ معدن سولفید تولید می شود .
اگرچه مقداری از اکسید های نیتروژن منتشر شده در اتمسفر به سبب نیتروژن موجود در سوخت است . اما
اکثر آنها اینگونه نیستند. بیشتر اکسید های نیتروژن بوسیله واکنش های نیتروژن اتمسفری با اکسیژن در
دمای بالای شعله ایجاد می شود .
تشکیل اکسید های نیتروژن در شعله می تواند بوسیله تغییرات زمان . دما و محتوای اکسیژن شعله به شدت
کاهش می یابد اما این کاهش ها برای اکسید های سولفور امکان ندارد.
صفحه 24:
* تفاوت های اکسید های نیتروژن و اکسیدهای گوگرد :
۴ _ سرنوشت نهایی اکسید های سولفوری که در فرآیند کنترل آلودگی یا تمیز كردن سوخت حذف شده اند با
تبدیل شدن به ()ر21,م890ن) می باشد که یک جامدبی خطر وبا حلالیت کم است که به لندفیل
ها منتقل می شود » اما برای اکسید های نیتروژن . نمک های بی ضرر و غیر محلول وجود ندارد . بنابراین
استفاده از لندفیل برای اکسید:های ازت مناسب نیست و در نتیجه سرنوشت نهایی اکسید های ازت..
تبدیل آنها به گاز نیتروژن و اکسیژن و بازگشت به جو می باشد .
حذف 50 از كاز هاى احتراق از طريق انحلال 502 در ب و واکنش با قلیا ها نسبتاً آسان است . اما
جمع آوری اکسید های نیتروژن به لین آسانی نیست زیرا ۷60[ به عنوان اکسید نیترون اصلی موجود در
جریان گاز احتراق ۰ حلالیت بسیار کمی در آب دارد.
صفحه 25:
* چرخة نوری 0" :
در اتمسفر 210 و10 هر دو دركير يكسرى واكنش هاى فتوشيميايى كه به طور طبیعی اتفاق مى
افتد و منجر به افزايش در غلظت 1102 و کاهش در غلظت og ge NO
اين واكنش ها كه مجتمعاً به غنوان جرخة نورى 110 شناخته شذه اند يك نتيجه مستقيم از عمل
متقابل بين نور خورشيد و 1002 مى باشند.
صفحه 26:
لا مراحل این چرخه که در شکل نشان داده شده است عبار تند از:
2102-١ انرزى را به شکل نور ماورای بنفش از خورشید جذب می کند.
۲-انری جذب شده . مولکول های و60[ را به مولكول هاى 1100 و اتم های اکسیژن (() ) می شکند.
اکسیژن اتمی تولید شده بسیار فعال است.
۳ تم های اکسیژن اتمى با اكسيزن اتمسفرى (02) ) واکنش می دهند تا ازون (:60) یک آلوده کننده
فرعی را تولید کنند.
۴-زون با NO واکنش می دهد تا و۱۲60 ور() بدهد و چرخه کامل می شود.
غلظت هاى محدود 1102 و1110 تا زملنى كه 03 و110 در كميت هاى مساوى تشكيل و نابود شوند
صفحه 27:
Nitrogen
Dioxide
صفحه 28:
** طرق از بين رفتن 05[ اتمسفری:
روند کاملاً موثر از بین رفتن 110 در اتمسقر تبديل اكسيذها به نيتريك اسيد و0 13113 )
” 11001 سيس به صورت نمك هاى نيترلتى در باران يا ذرات كردى از اتمسفر خارج مى شود.
” مكانيزغ اين تشكيل:اتمسقرى نيتريك اسين از 1103 هنوز کاملا مشخص نگر هیده است.
۷ به هر حال اين موضوع معلوم است که واکنش مستقیم و0) با , 1100 طبق رولبط زیر تولید
نیتریک اسید می نماید.
صفحه 29:
یک مکانیزم سریع پیشنهاد شده برای تشکیل نیتریک اسید شامل واكنش بين 11102و ازون اتمسفرى
كه و0 ]1 واسطه را بوجود می آورد می باشد.
این واسطه سپس در آب حل می شود تا 1160 را بدهد.
روابطی که اين توالی پیشنهاد شده را نشان می دهند عبارتند از:
2NO, +0,> N, O; +O,
N, O, +H,O > 2HNO,
صفحه 30:
ترمودینامیک تشکیل 0[ :
> به منظورتضسیر داده ها به طور سحیح
< ارائه پیشنهادات جهت اصلاح تجهیزات کنونی
& طراحی تجهیزات جدید
ابتداباید درک اساسی از ترمودینامیک واکنش های نیتروژن - اکسیژن خصوصاً در درجه حرارت های بالا
وجود داشته باشد .
صفحه 31:
مکانیسم تشکیل jb gale! NOX توسط زلدویچ در سال ۱۹۹۴ ارائه شد .
واکنش ها در این مدل به شرح زیر است :
. واکنش های ۱ و ۲ مهمترین واکنش ها در این مدل هستند
1. N,+O5NO +N
2. N+0,4NO +0
3. N+OHSNO +H
صفحه 32:
دو واکنش کلی مورد نظر واکنش هایی هستند که اکسید نیتریک ( (۲06) و دی اکسید نیتروژن ( 203)
) را تولید می کنند .
واکنش های تعادل به شرح زیر هستند :
0 گر
0 الليى 1/0 +000
مقدار ثابت تعادل (م66) برای این دو واکنش به شرح زیر است :
2
x, Poe
BE
3,
Kyo a
2 (BOMB)
صفحه 33:
000/90900009
ae op
09006۴
a.edoy"
0.0060
98.840)?
0
«X
gla cat * تعادل
+0۵00
ao”
ero)"
2)
0.0)000(>©
6.۵)
“Pewperctire
(«)
900
SOO
1000
1900
5000
صفحه 34:
شده 0[ و ۱702 در درجه حرارت های مختلف
1- در گاز خروجی از دودکش با
دماى 590-420 درج كلوين انتظار م وى و۳
00
مشاهده :0) خیلی کم (<1 ۲
و عمده 000 توليدى به شكل
(«)
900 d.a(a@)* << ees i
600 0.0 | درجه كلوين انتظار 0
مشاهده 060 خیلی زیاد
(>سم1۵0۵) و عمده »00 900 dkoo
old 1 باشب
و SOOO A ce ه06
صفحه 35:
مقدارمكظ برای درجه حرارت های کمتر از ۱۰۰۰ درجه کلوین بسیار کوچک می باشد
بنابراین تا اين درجه حرارت فشار جزئی 110 و در نتیجه مقدار تعادلی ۱60[ بسیار کوچک خواهد بود
در درجه حرارت های بالای ۱۰۰۰ درجه کلوین مقادیر قابل توجهی ۲60[ شکل می گیرد .
این مقادیر یک نکته را خاطر نشان می کند :
تشکیل 1*60 تعادلی با افزایش درجه حرارت به سرعت افزایش می یابد.
صفحه 36:
مقدار مک براى تشكيل 21002 با افزایش درجه حرارت کاهش می یابد .
بنابرلين تشكيل 2102 در درجه حرارت های پائین قلبل توجه است » اما در درجه حرارت های بالاتر به 110 تجزيه مى
شود هنگامیکه درچه حرارتبه بالظر از ۱۰-۶ درچه کلوین می رسد + تشکیل و۱7 بطور قابل ملاعظه ای کمتر از شرابط
تعادل است .
صفحه 37:
در فرآیندهای احتراق واقعی اين دو واکنش بطور همزمان رخ مى دهد .
در درجه حرارت های متداول احتراق >۱۵۰۰ درجه کلوین مقدار قلبل توجهی 1۱60 تشکیل می شود . در این
درجه حرارت مقادير جزئى 101002 نیز حضور دارند.
با وجود این تمام گاز های احتراق در نهایت سرد می شوند .
کاهش درجه حرارت از نظر تتوریکی باعث تغییر ترکیب تعادلی 1۷60 و و لا می شود .
اگر اکسیژن کافی در دسترس باشد . هنگامیکه گاز سرد می شود تبدیل 110 به 2102 ترجیح داده می شود .
آذا ترمودینامیک ها پیش بینی می گنند که گاز نسبتاً خنک خروجی از فرآیند احتراق حاوی ۷026[ خواهد بود کد
عمدتا به شکل 7002 است.
صفحه 38:
در واقع آنچه که اتفاق می افتد چنین نیست .
اكر جه فرم محيطى ر710 آلاینده . و1210 می باشد ولی گاز های خروجی اکثر فرآیند های احتراق غالا حاوی 70[
می باشد.
تقریباً ٩۰-۹۵ 4 از 6 منتشره از فرآیند احتراق به شکل ۱60[ ظاهر می شوند .
NO 29292 در گاز های خروجی از نظر ترمودینامیکی ناپایدارند بخصوص هنگامیکه به محیط وارد می شهند و درجه
حرارت آنها کاهش می یابد .
هنگامیکه درجه حرارت به <۱۵۰۰ درجه کلوین می رسد سرعت این واکنش ها بسیار کم است بنابرلین غلظت نهایی
اکسید های نیتروژن در گاز خروجی اساسا در مقادیری که در طى درجه حرارت ای بالا تر تشکیل شده اند ثابت مى ماند .
صفحه 39:
همانطور که گفته شد در درجه حرارت های < 18-٠ درجه كلوين مقادير و1100 توليد شده نسبتاً كم خواهد بود .
بنابراين 110 تشكيل شده در كازهاى احتراق در درجه حرارت هاى بالا به اتمسفر محيطى وارد مى شوند .
بنابراين با کاهش حرارت گاز های احتراق 1*60 تشکیل شده در درجه حرارت هاى بالا در درجه حرارت هاى
پائین تر به جای تجزیه ترجیحاً تبديل به و10 مى شود .
صفحه 40:
* عوامل موثر در تشکیل NOX
به طور كلى يارامتر هاى اصلى كه تشكيل 71075 را تحت تأثير قرار مى دهند عبارتفد از :
-١ درجه حرارت
۲- زمان ماند
۳- غلظت اجزای مختلف
۴ میزان اختلاط است:
صفحه 41:
* از نقطه نظر تجربی فاکتور های کنترل کننده تولید ۱0 عبارتند از :
. نسبت هوا به سوخت
. درجه حرارت هوای احتراق
٠ درجه سرد شدن منطقه احتراق
. شکل مشعل کوره
4 نوع سوخت مورد استفاده
صفحه 42:
١ - نسبت هوا به سوخت
با كاهش هواى اضافى مقدار توليد 11001 نيز كاهش مى يابد .
بين كاهش غلظت 110035 در هواى اضافى اندك )/١٠١<( نسبت به شرايط استوكيومترى وجود
دارد »به عبارت ديكر استفاده از سوخت ضعيف ( غنى از اكسيزن يا هوا كه نسبت هواجه
۹ به ١ است ) توليد 11001 را افزايش مى دهد .
۲- درجه حرارت :
با افزايش درجه حرارت ٠ توليد 1101 افزايش مى يابد .
توليد 11017 حرارتى تابع درجه حرارت شعله است . درحاليكه توليد 1107 سوختنى به نوع سوخت
شیمیایی آن بستگی دارد .
صفحه 43:
۳- زمان احتراق
احتراق دیررس افزایش تولید 06) لا[ را به دنبال دار ؛ در حالیکه احتراق زود رس تولید HC 5. CO
را افزایش می دهد .
۴- میزان پیش گرمایش هوا و سوخت
پیش گرمایش هوا و سوخت اگر چه سبب صرفه جویی در انرئی می شود . اما درجه حرارت شعله را
افزايش داده كه اين امر خروجى هاى 110036 را افزايش مى دهد .
صفحه 44:
۵- اندازه شعله
اندازه شعله در دمای حداکثر شعله موثر است:
هر چقدر سطح مقطع شعله بیشتر باشد . انری حرارتی شعله زودتر فروکش کرده و در نتیجه دمای حداکثر
کاهش می یابد .
بدین ترتیب اندازه شعله و شکل آن به لحاظ تأثي ركذارى بر روى دما در توليد 11001 موثر است در این ارتباط
دو نوع شعله وجود دارد :
Diffuse Flame ( wi!
Permixed Flame (—
صفحه 45:
* انواع شعله :
للف ) ۳1۵۳06 126 شعله انتشاری : در این شعله . هوا از قبل با سوخت ترکیب و مخلوط نمی شود و
هوای مورد نیاز برای فرایند احتراق از طریق فرآیند انتشار از هوای اطراف تأمین می شود .
از ویژگی های این شعله حداکثر دمای آن ۱۷۰۰ درجه فارئهایت است و رنگ آن زرد است
ب) ۳۴12۳06 ۳6۲۲0160 :به شعله ای اطلاق می شود که قبل از احتراق » سوخت و هوا با هم مخلوط و
ترکیب می شوند نظیر سیستم های انژکتوری و کاربراتوری .
از ويذكى هاى اين شعله حداکثر دمای آن ۴۰۰۰ درجه فارنهابت و رنگ آن آبی است .
صفحه 46:
۶- نوع سوخت مورد استفاده و عوامل اکسید کننده :
برخی از سوخت ها در ترکیب خود مقادیری ازت دارند که در زمان احتراق .096" سوختنی را تولید می
از طرفی سوخت هلیی وجود دارند که به لحاظ ساختار شیمیلیی در هنگام سوختن انرژٍی حرارتی بالایی تولید
می کنند و این حرارت بالا سبب تولید 1606[ حرارتی می شود .
مثل استیلن که به دلیل دارا بودن بلند های پر انریٌی در ساختمان خود . در نتیجه سوختن حرارت بسیار زیادی
توليد مى كند و اين امر به NOX sles حرارتی منجر می شود .
معمولاً واحد های گاز سوز (به دلیل غلظت پایین ازت در ساختمان آنها ) تولید مقادیر ناچیز 002 می
صفحه 47:
* کنترل 0[ :
منبع اصلی اکسید های نیتروژن در دود خروجی :
>
>
نیتروژن موجود در سوخت
نیتروژن ورودی به همراه هوای احتراق
2 واكنش هاى موجود در محفظه احتراق بویلر بیشتر منجر به تشکیل ۷60[ می شود
تشکیل ۲602 از اكسيناسيون 110 فرآيند كندى است كه ثنها در دما هاى پائین رخ می دهد
7 بواين اساس بیش از 138 اكسيد هاى نيتروؤن توليد شده در نيروكاه هارا 110 تشكيل مى دهد
صفحه 48:
* کنترل 0 :
بنابراین ۲ رویکرد اصلی برای کنترل ۷60[ موجود در دود خروجی وجود دارد :
۱- روش های بهسازی احتراق
بهسازی احتراقبه منظور محدود کردن تشکیل [٩016 در لی یک احتراق واقعیبه کار می رود
۲- روش های تصفیه گاز های خروجی
تصفیه گاز های خروجی برای بازیافت 1*60 از گاز های خروجی پس از تشکیل آن به کار می رود .
صفحه 49:
** کنترل ۱00[ از طریق بهسازی احتراق :
بهسازی احتراق » مقدار تشکیل 00 ۱[ را به یک یا چند حالت زیر انجام می دهد:
۱- کاهش دمای بیشینه منطقه شعله
؟- كاهش زمان ماند در منطقه شعله با درجه حرارت بالا
۳- کاهش غلظت اکسیژن در منطقه شعله
صفحه 50:
۱- کاهش دمای بیشینه منطقه شعله
۲ استفاده از یک منطقه شعله غنی از سوخت
© افزایش سوعت سرمایش شعلة
7 کاهش دمای آدیاباتیک از طریق رقیق سازی
( بیشترین دمای شعله برای هرگونه شرایط اولیه . دمای آدیاباتیک گفته می شود که
< به ترکیب و دمای سوخت اولیه
< ترکیب و دمای هوای اولیه
2 درسد هوای اضافی بستگی دارد
صفحه 51:
۴- کاهش زمان ماند در منطقه شعله
۲ استفاده از یک منطقه شعله غنی از سوخت
۲ فزایش سرعت سرمایش شعله
۲ کاهش سای آدبلناتیکی
صفحه 52:
۳- کاهش غلظت اکسیژن در منطقه شعله
۳ کاهش میزان هوای اضافی
۲ اختلاط کنترل شده سوخت هوا
۲ استفاده از یک منطقه شعله غنی از سوخت
صفحه 53:
* کنترل 71012 از طریق بهسازی احتراق :
این تغییرات از ۲ طریق امکان پذیر است :
١-ابهسازى شرايط عملياتى در كوره:موجود
۲- خرید و نصب مشعل ها یا کوره هاى داراى طراحى جديد ( با توليد 11001 كمتر )
صفحه 54:
** بهسازی شرایط عملیاتی
راه های دستیابی به روش های بهسازی موفقیت آمیز احتراق جهت کاهش NOX Jas بدون خرید
مشعل ها یا کوره های جدید عبارتند از:
۲ اشتعال با هوای اضافی کم
¥ احتراق خارج از نسبت استوکیومتری (احتراق دو مرحله ای)
” بازكردش كاز هاى خروجى
” كاهش ميزان بيش كرمايش هوا ويا كاهش سرعت اشتعال
” تزريق آب و بخار
صفحه 55:
* اشتعال با کاهش هوای اضافی
(هواى اضاقى »«مقداز.هواى مازاد بر 1٠٠+ ' هواى مورد نياز از لحاظ استوكيومترى اسث)
” روشى بسيار ساده و كارآمد
۲ شامل کاهش مقدار کل هوای مورد استفاده در فرایند احتراق است که با استفاده از اکسیژن کمتر » مقدار
. تولید شده . زیاد نیست NOX
صفحه 56:
NO, Formation under Normal Conditions
and Low Excess Air
{a} Hormal Combustion
2 eS
Fire wall Nitric omi
(b) Low Excess A
(16-30% reduction in NO
Fuel and Ai = د
ae
ire wall Nitric oxide molecule (NOX
صفحه 57:
* احتراق خارج از نسبت استوکیومتری ( احتراق دو مرحله ای)
۷ سوخت در دو یا چند مرحله سوزانده می شود
منطقه شعله اولیه غنی از سوخث و منطقه ثانوبه ( و متاطق بعدی )عاری از سوخت است
معط کردن سوخت وهوا در دک سیر برای کاهش دمای پیک کار و غلظت بنك اكسيدن
۱- در مرحله اول احتراق . ۸۰-۹۵ میزان تلوری سوخت مورد نیاز برای احتراق به کوره تزریق می شود
۲- باعث احتراق ناقص سوخت در منطقه اول و کاهش تولید 026
۳- ترکیبات احتراق ناقص در منطقه بعدی با هوای خللص محترق می شود و در لثر کاهش دمای گاز طی انتقال به
مرحله دوم مجدداً میزان تشکیل nals NOX خواهد یافت
صفحه 58:
راه های استفاده از این روش عبارتند از :
7 با سوختن بعضی از مشعل ها ( معمولا ردیف زیرین ) در حالت غنی از سوخت و مابقی عاری از
سوختن همه مشعل ها در حللت غنى از سوخت و جريان دادن هواى لازم در منطقه شعله (هواى بالا سرى
شعله )
از سرويس خارج كردن بعضى از مشعل ها و تنها استفاده از آنها جهت ورود هوا به درون كوره
صفحه 59:
(LNB: Low NOx burner) .5 NOX & Jeo *
v
مرحله ای کردن احتراق جهت کاهش درجه حررت شعله
7 ایجاد شعله احتراقی پایدار با مراحل مختلف
مرحله اول : احتراق اولیه با حضور 1۳۰-۴۰ هوای استوکیومتری
مرحله دوم : احتراق مجدد سوخت به همراه سوخت اضافه
مرحله سوم : احتراق با تزریق هوای تکمیلی انجام می شود که همزمان درجه حرارت احتراق را در محدوده مناسب
صفحه 60:
Figure 2. Off-Stoichiometric Combustion in Burner
(Low NO, Burner)
Tertiary Air
Fuel and Air
Secondary Air
Fire wall Nitne oxide molecule (NO)
صفحه 61:
هوا روی آتش 0۳۸:( دنه ۳۳6 «0۷۵)
۲ مخلوط سوخت را غتی نگه می دارد و فرایند احتراق را با استفاده از نازل های: تزریق هوا کامل می کند
دراین تکتیک تفر یبا ۵۳۲۰ کل هوا به قسمت شعله هدایت می شود
" این تکنیک به طور همزمان غلظت اکسیژن در منطقه اصلی احتراق را کاهش داده و احتراق را در منطقه
وسیعی پخش می کند
۲ این امر باعث کاهش درجه حرارت شعله و به دنبال آن کاهش تولید [٩026 را موجب می شود
صفحه 62:
Figure 3. ۵ الأ Combustion (Overfire
Overtire Air hl, >
=
Nitric oxide molecule (NO)
Fuel and Air
Secondary Air
entire Air
Fuel and Air
Secondary Air
صفحه 63:
(BOOS:Burners Out Of Service) 43> 31 76 Jeo
sv
اربرد مشعل ها جايكزين در منطقه احتراق هنكاميكه سوخت غنى شده هوا غنى شده :ويا هوابه تتهائ
وجود دارد
صفحه 64:
Figure 4. Off-Stoichiometric Combustion
(Burners-Out-of-Sernice)
Fuel and Air
ndary Air
Air Onky
dary Air
~
Fire wall Nitric oxide molecule (NO)
صفحه 65:
* باز گردش گاز های خروجی
"۲ از گردش مجدد بخشی از گاز های خروجی به درون محفظه احتراق حاصل می شود
دمای هوای محفظه احتراق و غلظت اکسیژن محفظه احتراق را به طور همزمان کاهش می دهد
۲ پر هزینه است
” نياز به كانال كشى طولانی
” نیاز به بهسازی اساسی فن ها» میرا کننده ها و سیستم های کنترل
بازگردش ۲ گاز خروجی باعث کاهش ۶۰ / تولید ۱۲6016[ می شود
( بهتر است اين روش در طراحی های جدید به کار رود نه در کوره های فعلی )
صفحه 66:
** سوزاندن مجدد گاز خروجی
١ دود حاصل از احتراق پس از عبور از اکونومایزر و در دمای تقریبی ۴62 ۲۰۰-۴۰۰ به کوره بازگشت داده
می شود و باعث افت دما در مرکز شعله و به تبع آن کاهش تولید ۱60[ می شود
بر لین اساس بازگردش ۲۰-۲۵ گاز های حاصل از احتراق به همراه هوا به درون کوره می تولند غلظت
۴( را در حدود ۴۰-۵۰ / کاهش دهد
لین روش تکنیکی موثر برای کاهش 6026[ در بویلر های نفت سوز و گاز سوز می باشد اما در بویلر های
زغال سنگ سوز چندان موثر نیست
صفحه 67:
]
(Fuel Rich)
Fuel Reburning
Figure 5.
Main Fuel
GS-90 of totaly
and Primary Air
صفحه 68:
** کاهش میزان پیش گرمایش هوا و یا کاهش سرعت اشتعال
باعث کاهش دماهای بیشینه در منطقه شعله و درنتيجه كاهش توليد :()[حرارتی
“ كاهش حرارت آزاد شده در واحد حجم در نتيجه ى كاهش سرعت اشتعال و در نتيجه كاهش NOx
حرارتى
معایب :
¥ کاهش ظرفیت واحد
” نياز به هوای اضافی جهت کنترل دود و 6200 در عملیات با بارگذرای کم
۷ کاهش انعطاف پذیری عملیات
صفحه 69:
** تزریق آب یا بخار آب
> باعث کاهش دمای شعله و در نتیجه کاهش تولید 1101 حرارتى
<< ترزیق آبیابخار به میزان ۵-۱۰ کل lye احتراق باعث کاهش دمای کوره و به تبع آن کاهش ۱0:6
خواهد شد
این روش در مورد توربین های گازی . تزریق آب با سرعتی معادل ۲/ هوای احتراق به میزان TAs
توليد 11001 را كاهش مى دهد .
صفحه 70:
* استفاده از تجهیزات با تولید ۱30 کمتر
بارزترین رویکرد عملیاتی جهت ایجاد تغییرات در طراحی تجهیزات برای کاهش تولید ۱06[
< قابل استفاده در تسهیلات قدیمی تر در قالب پروژه های بازسازی
+ ممانعت از توليد 11602 بوسیله كنترل اختلاط سوخت هو
۶ كاهش ۴۰-۶۰ ۸ 71101 در مقايسه با مشعل هاى متداول و قديمى تر
صفحه 71:
*** روش های تصفیه گاز خروجی
> استفاده به منظور بازیافت 002[ در مورادی که راندمان بالا مورد نیاز است
2 قابل استفاده در جاهایی که تجهیزات کنترل قابل استفاده نیستند (مانند کنترل نشر 02 از واحد های 13(703)
<< قابل طبقه بندی به روش های خشک و مرطوب
روش های خشک شامل :
” احياء كاتاليستى انتخابى( +501 )
” احياء غير كاتاليستى انتخابى( 511012 )
۷ جذب سطحی
صفحه 72:
** روش احياء کاتلیتیکی انتخابی ( 5601 ) :
پیشرفته ترین و قدرتمند ترین روش تصفیه گاز های خروجی
۲ شامل تزریق آمونیاک به جریان های بالا دست کاتالیست یعنی محل احیاء NOX به 1۱2 و ب می
باشد .
۲ در قرآیند +561 آمونیاک ( که به عنوان عاسل احیاه کننده استفاده می شوه ) به جریان گاز خروجی
حاوى 21013 كه معمولاً در بالا دست كرم کننده هوا قرار دارد ؛ تزریق می گردد
۷ در این مکان درجه حرارت حدود ۳* ۵۵۰-۷۵۰ می باشد که برای واکنش های احیاء . حالت بهیته است .
هر این لت 100۴ در یک راکتور خاوئ .يك كاتاليست كه :ماده فعال لن تزکیبی از یک فلز گرانبها
(تنگستن و وانادیوم که برای واحد ها با سوخت گازی به شکل دلنه ای و برای واحد ها با سوخت زغللی یا
نفتی که ممکن است ذراتی در گاز خروجی وجودداشته باشد به شکل لانه زنبوری است) ۰ یک بنیان
صفحه 73:
* روش احیاء کاتلیتیکی انتخابی ( 5610 )
: به روشک اتا ایتیکی|نتخابیسه صورتزیر لحیل میگردد NOX
4NO+4NH,+0,~-4N,+6H,O
2NO,+4NH,+0,-3N,+6H,O
‘Temperature ~ °F 800-600
در درجه حرارت های پائین » واکنش های ٩6217 غالب بوده و احیاء 026) ٩ با افزايش درجه حرارت بهبود می یابد
صفحه 74:
راندمان کاهش :0000 از طريق 0008© از 8 تا ٩۰ درصد متغیر است .
این در زمانی ممکن است که
* مقدار کاتالیست کافی است
* کانالیست در بهترین شرایط است
* جریان معرف آمونياک کافی است
آمونياك به انبازه کافی در میان جریان گازتوزیم شده است:
صفحه 75:
* اجزاء یک سیستم 5013 :
سیستم تولید آمونیاک ( تانک ذخیره . تبخیر کننده » دمنده و شیرالات)
شبکه تزریق آمونیاک ( برای دستیابی به تزریق یکنواخت در مجرا )
محفظه راکتور ٩621۴ ( شامل لایه هایی از کاتالیست )
سیستم پایش مداوم انتشار
سیستم کنترل بازخورد یا Feedback
صفحه 76:
Example SCR System for NO, Coi
Flue ¢
Economize
Heated Combustion
Figure 7.
صفحه 77:
* روش احیاء غیر کاتلیتیکی انتخابی ( (SNCR
این روش شامل تزریق ترکیباتی با بنیان آمونیاک یا اوره به نقطه ای از جریان گاز خروجی با
رنج محدودی از درجه حرارت بالا در قسمت فوقانی کوره یعنی محل احیاء ۱1606[ می باشد .
ANH +4NO+ O, > 4N,+6H,0
ANH +50, —> 4NO+6H,O
Temperature :Above °F2000-1700
صفحه 78:
* احیاء غیر کاتالیتیکی انتخابی ( 5015 )
۲ تزریق مواد شیمیایی با بنيان هاى اوره يا آمونياك به عنوان عوامل احياء کننده برای تبدیل
لا[ به نیتروژن مولکولی
” انجام واکنش در درجه حرارت های بالاتر از ۱۷۰۰-۲۰۰۰۴ که منجر به افزلیش انرژی فعال
سازی و رفع نیاز به کاتالیست می شود.
۲ اگر درجه حرارت از این محدوده تجاوز نماید احیاء کمتری در میزان ۱026[ اتفاق می افتد .
اکر درجه حرارت از این محدوده بائین تر بیاید , نشت بیش از حد أمونياك رح می دهد که متجر
به تشکیل سولفات آمونیوم می شود .
% سیستم )900000٩ قادر است نیتروژن اکساید را از ۲۰ تا ۶۰ کاهش دهد .
صفحه 79:
Figure 6. Example SNCR Systern for NO. Cor
at
Mote: 8
tare
Dratt Fan
صفحه 80:
و9 جذا 0 سطحی
استفاده از زغال ( کربن فعال ) برای جذب اکسید های نیتروئن به علت سرعت و ظرفیت جذب سطحی PYG
نسبت به سایر مواد
مشکلات استفاده از زغال فعال :
* احیاء آن
* پتانسیل خطر احتراق و انفجار آن به علت حضور 02) در اکثر گازهای دودکش
* فرسایش جاذب به عنوان یک مانع فنی در جذب سطحی .
برای منلیع ثلبت متداولترین روش ها آنهلیی هستند که شامل کنترل فرآیند احتراق با استفاده از تکنیک های
کنترل مثل فناوری های 56218 و 516218 یا سوزاندن مجدد گاز می باشند .
صفحه 81:
* جذب بر روی مایعات
اکسید های نیتروژن بوسیله
۲ آب
۲ محلول های هیدروکسید و کربنات
۲ اسید سولفوریک
۲ محلول های آلی
قابل جذب هستند .
صفحه 82:
جذب گاز مرطوب یا شستشوی تر
" اين فرآيند 7101 و 501 را بازيافت مى كند .
” مهمترين عيب حذب كاز مرطوب 100 حلالیت پائین ۱700[ است.
” برای رسیدن به درجه قابل قبولی از جذب كاز بايد 210 به 2702 تبديل شود .
صفحه 83:
نوع آلاینده
NO,
oes ppm pg/m? wi eit
5 Yer ۱ساعته
all
7 ماکزیمم علظت ساعتی روزانه در
میانگین سالیانه
صفحه 84:
واحد های تولید کاشی و سرآمیک
واحد توليد شيشّة
زباله سوز ها
تیروگاه ها
بالايشكاه و صنايع بتروشيمىٍ
ساير واحد هاى صنعتى با هر روند توليد
دود كش كوره و آسياب مواد خام در حالت تركييى
كارخانجات تهيه كك .عمليات غربال ٠ خرد كردن
و كلوخه سازىكوره بلند كوره اصلى اكسيزن»كورة
بونه با کوره قوس الکتریکی
و
دود كشن كورة
دود کش کوره
دود کش گوره
دود کش کوره پخت
دود كش كورة
دود کش کوره پخت
دود کش کوره پخت
دود کش کوره
دودگش ها و دستگاه های انتقال حرارت
دودکش منابع احترآفی
فرآیند آلاینده
NOx
NOx
NOx
NOx
NOx
NOx
NOx
NOx
NOx
NOx
NOx
NOx
NOx
صفحه 85:
استاندارد های درجه یک در مورد واحد های جدیدی و واحد هايى اعمال مى شود كه
استقرار آنها با ضوابط و استقرار مصوب ۴/۱۵ ۰/۰٩مغایرت داشته باشد.
۳ ابتاندارد های درحه دو در مورد واحد هانی اعمال مي شود که استقرار آنزا با هوایط و
استقرار مصوب ٩۰/۰۴/۱۵ مطابقت داشته باشد.
** علت استفاده از اين واحد نرمال تبودن شرایط دما و فشار مى باشد
صفحه 86:
% منابع
** دیوید کوپر - کنترل آلودگی هوا با رویکرد طراحی-جلد دوم - چاپ اول بهار ۱۳۸۹
* کنت وارک - آلودگی هوا منشا و کنترل آن -چاپ اول تابستان ۱۳۸۸
* محمد علی ززولی - درسنامه جامع آلودگی محیط زیست - چاپ دوم ۱۳۹۰
* مهدی کارگر - آلودگی هوا - چاپ اول بهار ٩۳