煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用和進(jìn)展

1、煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用和進(jìn)展摘要本文將對工業(yè)應(yīng)用的煙氣脫硝技術(shù)進(jìn)行比較和評價，概述了國內(nèi)外煙氣脫硝技術(shù)的特點、原理、應(yīng)用現(xiàn)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(shù)做一簡介還就我國煙氣脫硝技術(shù)今后的研究和開發(fā)提出展望及建議。Thisarticlewillcarryonthecomparisontheappraisaltoindustrialapplicationsfluegasdenitrificationtechn

2、ology.Thepresentsituationofapplicationprincipleitsactersoffluegasdenitrificationtechnologyaregenerallyreviewedanalyzedtomostdenitratetechnologiessoonrecentdevelopmentsmicrowavemethodmicroganismlawpulseelectronicsconalawm

3、akesansynopsisalsosomesuggestionsontheresearchdevelopmentientationoffluegasdenitrificationtechnologyinourcountryaregiven.關(guān)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(xué)煙霧，破壞臭氧層和造成溫室效應(yīng)，給自然環(huán)境和人類健康帶來了嚴(yán)重的危害[1]。自20世紀(jì)70年代開

4、始，歐美、日本等發(fā)達(dá)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(biāo)準(zhǔn)》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(nèi)對NOx的排放控制將日趨嚴(yán)格，因而盡早開發(fā)或引進(jìn)適合我國現(xiàn)有國情的NOx脫除和控制技術(shù)是十分必要的。2煙氣脫硝技術(shù)分類及相關(guān)原理煙氣脫硝技術(shù)和NO的氧化還原及吸附的特性有關(guān)。根據(jù)反

5、應(yīng)介質(zhì)狀態(tài)的不同，可分為液相反應(yīng)法和氣相反應(yīng)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(yīng)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?xì)浠衔锏龋┗蚋吣茈娮邮⑽⒉ǖ仁侄?，將NO和NO2還原為對環(huán)境無毒害作用的N2或轉(zhuǎn)化為硝酸鹽并進(jìn)行回收利用。應(yīng)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(shù)是目前工業(yè)

6、應(yīng)用的主流和發(fā)展方向。3工業(yè)應(yīng)用煙氣脫硝技術(shù)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(luò)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(yīng)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(shù)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(chǎn)中的應(yīng)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?xì)浠衔锏茸鳛檫€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(yīng)如下：4NO4NH3O2=4N2H2ONOCxHyOz=H2OCO2N2SCR脫硝技術(shù)自1979年在日本K

8、udamatsu電廠首次投入工業(yè)應(yīng)用以來，在全球范圍尤其是發(fā)達(dá)國家中得到廣泛應(yīng)用[34]。據(jù)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(shù)設(shè)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(jìn)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(dá)99％[225]；蔣文舉等[23]將活性污泥中的脫硝細(xì)菌培養(yǎng)掛膜到填料塔中，填料塔進(jìn)口NO濃度為50~500mgm3，在30~45℃時效率達(dá)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(dāng)進(jìn)氣NOx濃度在0.1%～0.3%NOx脫除效率達(dá)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(yīng)器材料作了研究，認(rèn)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(dá)85％。從目前國內(nèi)外微生物脫硝技術(shù)的發(fā)展來看，該技術(shù)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(chǔ)研究不夠，單

11、純功能菌的工業(yè)放大有技術(shù)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(jìn)入液相介質(zhì)中被微生物所轉(zhuǎn)化，再加上微生物對NO的吸附能力差，導(dǎo)致NOx的實際凈化率較低。因而，今后微生物脫硝技術(shù)研究的關(guān)鍵是加強(qiáng)高效吸收NOX的功能菌的選育及相關(guān)工業(yè)放大技術(shù)的研究。4.2微波脫硝法微波脫硝法是利用微波誘導(dǎo)催化劑，使NOX被還原為N2和水。研究表明，用微波誘導(dǎo)催化劑，在相同的轉(zhuǎn)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(xiàn)NOx的還原，而常規(guī)加熱過程需要1000℃左右；實驗發(fā)現(xiàn)隨著循環(huán)使用數(shù)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(dá)欣等人[27]研究了微波—炭還原NO和SO2的工藝，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)效率和反應(yīng)溫度隨微波功率的增加而增加；同時反應(yīng)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(shù)處理SCR、SNCR中NOX及氨泄漏的方法，發(fā)現(xiàn)在無氧環(huán)境中去除率幾乎可達(dá)100％，但是在有氧條件下效果較差。目前，國內(nèi)外對該技術(shù)的研究尚處于起步階段，盡管NOx去除率很高，但能耗大、設(shè)備費用高及屏蔽防護(hù)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(shù)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(dá)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(dá)90％和60％。美國Steven研究所[1]對液膜法同時脫除SO2和NOX進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，純水、NaHSO4、NaHSO3的