煙氣脫硝技術應用和進展

1、煙氣脫硝技術應用和進展摘要本文將對工業(yè)應用的煙氣脫硝技術進行比較和評價，概述了國內外煙氣脫硝技術的特點、原理、應用現狀及其發(fā)展趨勢，并對最新發(fā)展的微波法、微生物法及脈沖電暈法等脫硝技術做一簡介還就我國煙氣脫硝技術今后的研究和開發(fā)提出展望及建議。Thisarticlewillcarryonthecomparisontheappraisaltoindustrialapplicationsfluegasdenitrificationtechn

2、ology.Thepresentsituationofapplicationprincipleitsactersoffluegasdenitrificationtechnologyaregenerallyreviewedanalyzedtomostdenitratetechnologiessoonrecentdevelopmentsmicrowavemethodmicroganismlawpulseelectronicsconalawm

3、akesansynopsisalsosomesuggestionsontheresearchdevelopmentientationoffluegasdenitrificationtechnologyinourcountryaregiven.關鍵詞氮氧化物；煙氣；脫硝；NOx許多工業(yè)煙氣中含有較多的氮氧化物，它們排放到大氣中易形成酸雨及光化學煙霧，破壞臭氧層和造成溫室效應，給自然環(huán)境和人類健康帶來了嚴重的危害[1]。自20世紀70年代開

4、始，歐美、日本等發(fā)達國家相繼對工業(yè)鍋爐NOx的排放作了限制。然而，我國長期以來對大氣污染物的控制主要集中于SOx上，對NOx的排放控制相對重視不夠[1]。隨著最新的《火電廠大氣污染物控制排放標準》和《大氣污染防治法》的頒布實施以及《京都議定書》的正式生效，國內對NOx的排放控制將日趨嚴格，因而盡早開發(fā)或引進適合我國現有國情的NOx脫除和控制技術是十分必要的。2煙氣脫硝技術分類及相關原理煙氣脫硝技術和NO的氧化還原及吸附的特性有關。根據反

5、應介質狀態(tài)的不同，可分為液相反應法和氣相反應法[1，2]。前者又稱濕法，是指利用氧化劑如臭氧、二氧化氯等將NO先氧化成NO2再用水或堿液等加以吸收處理，應用較多的如液體吸收法；后者又稱干法，是指在氣相中利用還原劑（氨、尿素或碳氫化合物等）或高能電子束、微波等手段，將NO和NO2還原為對環(huán)境無毒害作用的N2或轉化為硝酸鹽并進行回收利用。應用較多的如選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法、電子束法、脈沖電暈法及微波法等。干法脫硝技術是目前工業(yè)

6、應用的主流和發(fā)展方向。3工業(yè)應用煙氣脫硝技術3.1液體吸收法由于NOx是酸性氣體，因而可通過堿性溶液加以吸收凈化。常用的吸收劑有水、稀硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鈣及氨水等。為了提高NOx的凈化效果，近年來又發(fā)展了氧化吸收法、吸收還原法及絡合吸收法等[1－3]。幾種典型的液體吸收法的工藝比較如表1所示。液體吸收法工藝過程簡單，投資少，可供應用的吸收劑很多；又能以硝酸鹽的形式回收利用，并可同時脫硫，但由于去除率低，一般適用于小型的NOX排放源。

7、由于該技術需要大量的氧化劑，綜合運行費用較高，加上吸收廢氣后水溶液處理困難，易造成二次污染，故在實際生產中的應用受到限制。3.2選擇性催化還原法（iveCatalyticReduction，SCR）SCR法是在含氧氣氛下，以氨、尿素或碳氫化合物等作為還原劑注入含NOx的煙氣中，在金屬催化劑的作用下，NOx被還原為N2和水。其主要反應如下：4NO4NH3O2=4N2H2ONOCxHyOz=H2OCO2N2SCR脫硝技術自1979年在日本K

8、udamatsu電廠首次投入工業(yè)應用以來，在全球范圍尤其是發(fā)達國家中得到廣泛應用[34]。據2002年統(tǒng)計，日本、歐共體和美國安裝SCR煙氣脫硝提供了許多新的途徑。4.1微生物脫硝法微生物凈化含有NOX廢氣的原理為：適宜的脫氮菌在有外加碳源的情況下，利用NOx作為氮源將NOx還原成無害的N2，而脫氮菌本身得以生長繁殖。其中NO2先溶于水形成NO3－及NO2－，再被生物還原為N2，而NO則是被吸附在微生物表面后直接被微生物還原為N2[1]

9、。由于該項技術設備要求簡單、投資及運行費用低且無二次污染，因而成為世界各國工業(yè)廢氣凈化的熱點課題之一[12025]。美國愛德荷國家實驗室開發(fā)的脫氮菌還原NOX的工藝，在NO進口濃度為100~400104mgm3，溫度為30~45℃和PH為6.5~8.5時，NO的凈化效率可達99％[225]；蔣文舉等[23]將活性污泥中的脫硝細菌培養(yǎng)掛膜到填料塔中，填料塔進口NO濃度為50~500mgm3，在30~45℃時效率達90％；郭斌等人[24]用

10、化纖廠廢水處理曝氣池的活性污泥培養(yǎng)馴化掛膜，以爐灰渣做填料空間速度100ｈ－1液氣比為1Ｌｍ3當進氣NOx濃度在0.1%～0.3%NOx脫除效率達60~85%；Flanagan等人[22]利用模擬煙氣對堆肥、珍珠巖和生物泡沫作為脫硝生物反應器材料作了研究，認為堆肥的性能優(yōu)于后者，在停留時間為13~44S時脫硝率可達85％。從目前國內外微生物脫硝技術的發(fā)展來看，該技術尚處于初始研究階段。究其原因，一方面是由于對脫氮微生物的基礎研究不夠，單

11、純功能菌的工業(yè)放大有技術上的困難；另一方面，由于煙氣的氣量通常很大，且煙氣中NOx的主要形式NO又基本不溶于水，無法進入液相介質中被微生物所轉化，再加上微生物對NO的吸附能力差，導致NOx的實際凈化率較低。因而，今后微生物脫硝技術研究的關鍵是加強高效吸收NOX的功能菌的選育及相關工業(yè)放大技術的研究。4.2微波脫硝法微波脫硝法是利用微波誘導催化劑，使NOX被還原為N2和水。研究表明，用微波誘導催化劑，在相同的轉化率時，其床層溫度比常規(guī)條件

12、下要低200~300K[26]。Buenger[26]等人研究了微波－炭還原NOx方法；在低于420℃的溫度下即可實現NOx的還原，而常規(guī)加熱過程需要1000℃左右；實驗發(fā)現隨著循環(huán)使用數的增加，炭的表面積由最初的2.10m2g上升到700~800m2g，由此增加了對NOx的吸附容量；此外，張達欣等人[27]研究了微波—炭還原NO和SO2的工藝，發(fā)現反應效率和反應溫度隨微波功率的增加而增加；同時反應效率受催化劑量的影響也較大。Wojto

13、wicz等人[28]研究了微波—等離子體技術處理SCR、SNCR中NOX及氨泄漏的方法，發(fā)現在無氧環(huán)境中去除率幾乎可達100％，但是在有氧條件下效果較差。目前，國內外對該技術的研究尚處于起步階段，盡管NOx去除率很高，但能耗大、設備費用高及屏蔽防護等問題一時難以解決。4.3液膜法液膜法凈化煙氣是美國能源部Pittsburgh能源技術中心(PETC)開發(fā)的[1]。其原理是利用液體對氣體的選擇性吸收，從而使低濃度的氣體在液相中富集。用于凈化

14、煙氣的液膜不僅需要有選擇性，同時對氣體還必須具有良好的滲透性。研究表明[13]，25℃時純水的滲透性最好；其次是NaHSO4、NaHSO3的水溶液。采用Fe3及Fe2的EDTA水溶液對含0.05％NO的煙氣的脫除率達85％；而采用0.01molLFe2的EDTA溶液作液膜，可同時去除SO2和NOX，脫除率可達90％和60％。美國Steven研究所[1]對液膜法同時脫除SO2和NOX進行了研究，結果表明，純水、NaHSO4、NaHSO3的