烟气脱氮技术现状及展望

广东化工 2010年第6期· 82 · 第37卷总第206期

烟气脱氮技术现状及展望

何海明

(广东核力工程勘察院，广东广州 510800)

[摘 要]氮氧化物是大气主要污染物之一。近年来，烟气脱氮技术的研究一直是环保领域的新技术前沿研究热点之一。由燃煤而产生的大量低浓度NOx烟气是导致大气污染、酸雨和光化学烟雾危害严重的主要原因。研究烟气脱氮具有十分重要的意义。目前主要的烟气脱氮技术有选择性催化还原法、非催化选择性还原法、等离子体活化法、生物法以及微波法等。

[关键词]氮氧化物；脱氮

[中图分类号]X5 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2010)06-0082-01

Present Situation and Expectation Technologies of Nitrogen Oxides Removal from

Flue Gas

He Haiming

(Guangdong Nuclear Force Institute of Engineering Investigation, Guangzhou 510800, China)

Abstract: In recent years, the research on nitrogen oxides removal is one of the most popular research in the field of environmental protection. The main reason of the air pollution, acid rain and photochemical smog is volumes of nitrogen oxides in low concentrations which is produced when the coal burning. It will be of great meaning to do the research in nitrogen oxides removal. The main technologies of nitrogen oxides removal includes selective catalytic reduction removal, selective non-catalytic reduction removal, plasma activation removal, biological removal and microwave method removal at the present time.

Keywords: nitrogen oxides；removal of nitrogen oxides

氮氧化物在大气中主要是以一氧化氮和二氧化氮平衡共存。氮氧化物会引起多种呼吸道疾病就，是形成光化学烟雾的主要污染物，也是形成酸雨的主要酸性物质之一。二氧化硫和氮氧化物还能形成无机盐的细颗粒物，加重空气中的细颗粒物污染[1-2]。中国火电厂锅炉NO x年排放量从1987年的120.7万t～150.6万t 增加到2000年的271.3万t～300.7万t[3]。因此，NO x对大气的污染已成为一个不容忽视的重要问题，控制和治理氮氧化物污染已迫在眉睫。近年来，烟气脱氮技术的研究一直是环保领域的新技术前沿研究热点之一。

1 烟气脱氮的方法

国内外应用和正在研究开发的一些烟气氮氧化物脱除技术，其中包括选择性催化还原法[4]、非催化选择性还原法、等离子体活化法、生物法以及微波法[5]等。目前应用较多的是选择性催化还原法，电子束或电晕放电法成本较高，生物法、微波法等正处于试验阶段，前景较广阔。

1.1 选择性催化还原法(SCR)

选择性催化还原(SCR)是最早实现工业化应用的氮氧化物脱除技术，其过程要求严格控制NH3/NO比率。SCR脱氮原理是利用NH3和催化剂(铁、钒、铬、钴或钼等碱金属)在温度为200～450 ℃时将NO x还原为N2。NH3具有选择性，只与NO x发生反应，基本上不与O2反应，所以称为选择性催化还原脱氮。

选择性催化还原(SCR)是最早实现工业化应用的氮氧化物脱除技术，其过程要求严格控制NH3/NO比率。SCR技术的脱氮率能达到90 %以上。目前该技术已在日本、德国、北欧等国家的燃煤电厂广泛应用目前已达500余家(包括发电厂和其他工业部门)[6]。德国于20世纪80年代引进SCR技术，并规定发电量50 MW以上的电厂必须配备SCR系统，其火力发电厂的烟气脱氮装置中SCR大约占95 %[7]。

1.2 非选择性催化还原法(SNCR)

与SCR法相比，SNCR法除不用催化剂外，基本原理和化学反应基本相同。SNCR法通过在烟道气中产生的氨自由基与NO x反应，以去除NO x。因没有催化剂作用，反应所需温度较高(900～1200 ℃)，温度控制是关键，以免氨被氧化成氮氧化物。

该法的优点是不需催化剂，投资较SCR法小(投资费用15美元/Kw)。但氨液消耗量大，NO x的脱除率也不高。日本部分电厂采用了SNCR法。但目前大部分锅炉都不采用此法，主要原因是：效率不高、反应剂和运载介质的消耗量大、氨的泄漏量大及生成的(NH4)2SO4和NH4HSO4会腐蚀和堵塞设备[3,8-9]。

1.3 等离子体活化法

等离子体活化法的原理主要是利用高能辐射激发烟气的各种气体分子，使之产生自由电子和活性基团，从而与SO2及NO反应达到脱硫脱氮目的。根据高能电子的来源可分为电子束法(EBDC)[10]和脉冲电晕等离子法(PPCP)[11]。

电子束或电晕放电法的原理是在烟气中加入少量氨气，水蒸气或甲烷气再利用电子加速器或电晕放电产生的高能电子流，直接照射待处理的气体，通过高能电子与气体中的氧分子及水分子碰撞，使之离解、电离，形成非平衡等离子体，其中所产生的大量活性粒子与污染物进行反应，使之氧化去除。电子束法已达中试阶段，脱氮率达75 %左右[12]。

高能电子产生等离子体工艺是工业烟气中去除NO x有效的方法之一。其优点是不产生废水，回收副产物NH4NO3可作氮肥加以利用，能同时脱除SO2和NO x，且具有较高的脱除率。但电子束照射法存在能量利用率低、价格昂贵、设备结构复杂，占地面积大等缺点。

1.4 吸收法

传统的液体吸收、吸附脱氮技术工艺过程简单，投资较少，虽然存在不少的问题，但通过处理手段和操作工艺的不断完善，必将焕发出新的生命力。吸收法净化废气中NO x，依所选用吸收剂不同，可以分为水吸收法、酸吸收法、碱液吸收法等多种，但目前都仅限于处理气体量小的企业。

1.4.1 水吸收法

当NO x主要以NO2形式存在时，可以用水作吸收剂，水和NO2反应生成硝酸和亚硝酸。为了高效脱除NO2，需要较长的停留时间使NO氧化成NO2。

1.4.2 酸吸收法

浓硫酸和稀硝酸都可用来吸收含NO x尾气。用浓硫酸吸收NO2时生成亚硝基硫酸。稀硝酸吸收NO x的原理是利用其在稀硝酸中有较高的溶解度而进行物理吸收。该方法常用来净化硝酸厂尾气，净化率可达90 %。

1.4.3 碱性溶液吸收法

用碱溶液，例如通常采用30 %的NaOH溶液或10 %～15 %的Na2CO3溶液作吸收剂净化含NO x尾气，一般情况下会获得较好的净化效果。

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[收稿日期] 2010-03-22

[作者简介]何海明(1982-)，男，广东鹤山人，本科，助理工程师，主要从事环境影响评价工作。