世界上現(xiàn)在和未來煙氣控制的脫硝技術(shù)的發(fā)展-畢業(yè)論文

1、<p>　　世界上現(xiàn)在和未來煙氣控制的脫硝技術(shù)的發(fā)展</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在干燥和潮濕氣體控制技術(shù)方面，作者試圖介紹常見的煙氣脫硝技術(shù)和描述他們的處理原則, 工業(yè)狀況、優(yōu)缺點(diǎn)和改進(jìn)前景。對(duì)脫硝新技術(shù)的有關(guān)原則進(jìn)行了討論，并給出了約束的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用新技術(shù)和未來研究的重點(diǎn)?；跓煔饷撓跫夹g(shù)的現(xiàn)狀和應(yīng)用，提出技術(shù)的未來發(fā)

2、展。</p><p>　?。–）2012發(fā)布時(shí)間由Elsevier公司的選擇或同行在海南大學(xué)負(fù)責(zé)評(píng)審。</p><p>　　關(guān)鍵詞：煙氣; DeNO_X;干法煙氣控制技術(shù);濕法煙氣控制技術(shù)</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源消耗逐年增加，氮氧化物的排放也是如此。

3、氮氧化物，作為空氣污染的主要來源之一。不僅形成酸雨和破壞生態(tài)環(huán)境，而且對(duì)人類健康威脅很大,限制了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，控制氮氧化物的排放顯得尤其必要。煙氣脫硝技術(shù)在國(guó)內(nèi)外環(huán)保領(lǐng)域還是一個(gè)研究和發(fā)展的熱門話題。</p><p>　　根據(jù)反應(yīng)介質(zhì)的狀態(tài)差異，煙氣脫銷技術(shù)被分為液相反應(yīng)法或氣相法。前者也被稱為濕式法，而后者也被稱為干式法。</p><p>　　1876-6102（C）2012發(fā)

4、布時(shí)間由Elsevier公司的選擇或同行在海南大學(xué)負(fù)責(zé)評(píng)審DOI：10.1016/j. egypro.2012.02.112</p><p><b>　　2 煙氣脫銷技術(shù)</b></p><p>　　2.1 干法煙氣控制技術(shù)</p><p>　　2.1.1 催化還原法</p><p>　　選擇性催化還原（SCR）[1]&

5、lt;/p><p>　　SCR脫硝技術(shù)是在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用和研究的主流技術(shù)之一，其中有超過五百的工業(yè)設(shè)備。當(dāng)有催化劑和溫度低于五百攝氏度時(shí)，使用氨，尿素或烴作為還原劑，NOX在煙道氣中減少到N2和水，此外，還原劑只與氮氧化物反應(yīng)，基本不與氧氣反應(yīng)，其中NH3-SCR技術(shù)是相對(duì)成熟，可靠的，其反應(yīng)如下：</p><p>　　4NH3+4NO+O2== 4N2+6H2O</p><p

6、>　　4NH3+2NO2+O2== 3N2+6H2O</p><p>　　2NH3+NO+NO2== 2N2+3H2O</p><p>　　該方法具有以下特性：高空氣凈化率（>90%）,低反應(yīng)溫度（300~400℃），緊湊的加工設(shè)備和可靠的操作。目前，它被認(rèn)為是最好的固定源脫硝技術(shù)，但在加工設(shè)備的投資較大，并有氨逃逸和設(shè)備的腐蝕這樣的問題。</p><p&g

7、t;　　選擇性非催化還原（SCR）[2]</p><p>　　SNCR也被稱為熱脫硝:其中包含NHX的還原劑（例如，氨，尿素）噴入爐中，在800~1250℃下迅速分解，產(chǎn)生的NH3和NOX進(jìn)行選擇性反應(yīng)并生成N2。以氨或尿素作為還原劑，以減少氮氧化物的主要反應(yīng)是：</p><p>　　以NH3作為還原劑：</p><p>　　4NH3+4NO+O2== 4N2+6H

8、2O</p><p><b>　　以尿素作為還原劑：</b></p><p>　　(NH2)2CO == 2NH2+CO</p><p>　　NH2+NO == N2+H2O</p><p>　　CO+NO == N2+CO2</p><p>　　當(dāng)溫度低于900℃時(shí)，NH3的反應(yīng)不完全，導(dǎo)致氨泄

9、漏;當(dāng)溫度高于1100℃時(shí)，NH3會(huì)氧化為NO。如果溫度過高，從NH3氧化的NO的量將會(huì)增加，從而導(dǎo)致氮氧化物濃度的增加和轉(zhuǎn)換率的降低。由此可見，溫度的控制是至關(guān)重要的。</p><p>　　SNCR技術(shù)是已投入商業(yè)運(yùn)行一種相對(duì)成熟的煙氣脫硝技術(shù)。目前，在世界上大約有300工業(yè)化SNCR設(shè)備，該技術(shù)是適合于中型設(shè)備的改良。它改革量少，不需要催化劑，投資成本低，建設(shè)周期短，但氨逃逸率很高，脫硝效率低（50%~60%

10、）并且溫度的要求嚴(yán)格。目前，一些大型設(shè)備采用SNCR技術(shù)完全，而且其中大部分結(jié)合SNCR和SCR技術(shù)，這有效地結(jié)合了SNCR技術(shù)的成本低、脫硝率高和SCR技術(shù)低氨逃逸的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2.1.2吸附[3]</p><p>　　這樣的吸附劑如雜多酸，分子篩，活性炭，焦炭，天然沸石，硅膠和泥炭含NH3可以吸收和去除氮氧化物和二氧化硫。同時(shí)，其中一些吸附劑如硅膠，分子篩，活性炭，活性

11、焦炭等也具有催化性能。二氧化硫的去除是利用微孔吸附催化激活焦炭以產(chǎn)生存儲(chǔ)在活性焦炭的微孔硫酸，然后通過熱再生?；钚越箍稍趯煔庵械腘O催化氧化為NO2，解吸的NO2可以由水或堿吸收循環(huán)使用，或者，在氨化作用的條件下將NO還原為水和氮?dú)馔ㄟ^催化劑，然后它們被排放到大氣中。</p><p>　　吸收法的優(yōu)點(diǎn)是：高效率凈化，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。其缺點(diǎn)是：龐大的設(shè)備和高投資成本。</p><p>

12、　　2.1.3等離子體活化</p><p>　　高能量電子輻射被用來激發(fā)氣體分子（H2O，O2）周圍的廢氣和產(chǎn)生的活性物質(zhì)，例如自由電子，自由原子，如OH，O，HO2，O3具有較強(qiáng)的氧化性和自由基，二氧化硫，氮氧化物被氧化為HNO3和H2SO4。在該噴射吸收氨的情況下，制備出硫氨和硝胺的粉末。通過布袋除塵器或靜電除塵器收集他們用作肥料可以達(dá)到凈化煙氣的目的。根據(jù)高能電子的來源，它們可分為電子束加速和脈沖電暈等離子

13、體化學(xué)過程。</p><p>　　電子束加速器（EBA）[4]</p><p>　　目前，EBA是一種在國(guó)際上先進(jìn)的煙氣治理技術(shù)，它利用高能電子加速器來產(chǎn)生高能電子。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：無廢水，無廢渣，可回收副產(chǎn)品，同時(shí)脫硫脫硝，高解吸率。但EBA也有很多缺點(diǎn)：</p><p><b>　　a能源使用率低</b></p><p

14、>　　b設(shè)備的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，占用面積大而且X射線的屏蔽和預(yù)防問題很難解決</p><p>　　脈沖電暈等離子體化學(xué)過程(PPCP)[4]</p><p>　　脈沖電暈等離子體化學(xué)過程（PPCP）也被稱為非熱等離子體法，它采用高壓脈沖電暈與萬伏放電，產(chǎn)生高能量電子（5?20EV）。脈沖引起的等離子體可以提高只電子的溫度，但不能提高離子在環(huán)境溫度下的溫度，所以其能量效率是至少是EBA的兩

15、倍高，但它消除SO2和NOX的能力和重金屬一樣好，并且其電子能量高，避免了電子加速器的運(yùn)用。屏蔽輻射，加強(qiáng)技術(shù)安全性和可用性是不必要的。PPCP被普遍認(rèn)為是國(guó)際上脫硫脫硝最準(zhǔn)的方法之一，但該方法起步較晚，并沒有成熟，仍然有許多問題需要進(jìn)一步研究，主要包括提高能源利用率，降低能源消耗。</p><p>　　2.2濕法煙氣控制技術(shù)</p><p>　　當(dāng)使用液體吸收劑來吸收NOX煙氣中，常見的

16、吸收劑包括：水，稀HNO3，氫氧化鈉，亞硫酸鈉，Ca(OH)2，NH4OH，Mg(OH)2。根據(jù)吸附劑的差異，它們被分成水吸收法，稀酸吸收法和堿吸收法。通過直接采用吸收劑處理煙道氣脫硫和脫硝的方法的效率是低的，特別是對(duì)于NO含量高的氮氧化物，這樣的方法如氧化，絡(luò)合和液相還原吸收法。</p><p>　　2.2.1氧化吸收法</p><p>　　氧化劑被采用以氧化NO到NO2，然后用堿液來吸

17、收，其代表技術(shù)是NOx的NOxSorb技術(shù)[5]，PhoSNOx技術(shù)[6]。</p><p>　　三氮氧化物，NOxSorb技術(shù)</p><p><b>　　工藝流程</b></p><p>　　三氮氧化物，NOxSorb技術(shù)可以采用兩種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫硫脫硝，包括氧化吸收塔和堿吸收塔。氧化吸收塔采用氧化劑HCLO3氧化NO，SO2和有毒金屬;

18、堿吸收塔采用硫化鈉和氫氧化鈉作為吸收劑來吸收殘余氣體，其解吸率達(dá)到95％。</p><p><b>　　反應(yīng)機(jī)理</b></p><p>　　HClO3氧化氮氧化物的機(jī)理：</p><p>　　NO + 2HClO3 == NO2 + 2ClO2 + H2O</p><p>　　6NO + 2HClO3 + 3H2O +

19、 ClO2 == 3HCl + NO2 + 5HNO3</p><p>　　HClO3氧化二氧化硫的機(jī)理：</p><p>　　SO2 + 2HClO3 == H2SO4 + 2ClO2</p><p>　　4SO2 + 2ClO2 == 4SO3 + Cl2</p><p>　　Cl2 + H2O == HCl + HClO</p&g

20、t;<p>　　SO2 + HClO == SO3 + HCl</p><p>　　6SO2 + 2HClO3 + 6H2O == 6H2SO4 + 2HCl</p><p>　　該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：</p><p>　　I. 氮氧化物，二氧化硫的解吸率高;</p><p>　　II. 煙道氣適應(yīng)性負(fù)荷強(qiáng)，操作溫度低，可在

21、環(huán)境溫度下進(jìn)行;</p><p>　　III. 隨著時(shí)間的推移沒有催化劑中毒，失活或催化能力下降這樣的問題;</p><p>　　IV. 酸廢液在處理后可以循環(huán)，但也有運(yùn)輸和存儲(chǔ)問題。</p><p>　　V. HClO3對(duì)設(shè)備的腐蝕性強(qiáng)，增加設(shè)備防腐蝕的投資。</p><p><b>　　PhoSNOX技術(shù)</b&g

22、t;</p><p>　　該技術(shù)是由美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在美國(guó)開發(fā)的，也被稱為脫硫脫硝技術(shù)。 含有熒光體的堿的水性乳液被注入到有NOX和SO2的煙氣中，當(dāng)與它接觸并計(jì)數(shù)。黃色熒光體在煙道氣中與氧氣反應(yīng)，生成臭氧(O3)和氧原子(O)。 O3和O迅速將NO氧化為NO2。二氧化氮溶解在溶液中，并轉(zhuǎn)化成NO2- 和NO3-，但SO2轉(zhuǎn)換為HSO3 - / SO3 2 - ，再與二氧化氮反應(yīng)成自由基如HSO3- /

23、 SO3。這類自由基在煙道氣中與氧氣反應(yīng)，產(chǎn)生SO42- ，其中一些HSO3- / SO32-與NO2反應(yīng)形成N-S的中間產(chǎn)品，最后水解產(chǎn)生(NH4)2SO4和石膏。在堿性物質(zhì)（例如，碳酸鈣）的存在下，產(chǎn)生NO2- 和NO3- 。</p><p>　　2.2.2絡(luò)合吸收法[3]</p><p>　　NO在水中具有較低的溶解度，添加亞鐵螯合至水中后，它可以聯(lián)合收割機(jī)亞鐵-亞硝基絡(luò)合物，從而加

24、速NO的吸收率，并提高其吸收能力;然后用NO結(jié)合螯合鐵能與溶液通過吸收SO2形成的SO32-/ HSO3 -反應(yīng)，形成了一系列的N-S化合物和亞鐵螯合再生。但是在這個(gè)過程中，NO在煙氣中與O2結(jié)合，螯合鐵能將Fe2+氧化為Fe3+，但Fe3+的螯合鐵對(duì)NO無親和力;雖然Fe3+可以被SO32 - / HSO3-還原為Fe2+，但它是緩慢的。溶液中Fe2+的減少可滅活吸收液體。為了保持其失活，應(yīng)加入如乙二醛等抗氧化劑/還原劑，用于再生和再

25、循環(huán)，以便保持吸收液體中的Fe2+的濃度。但是，該方法具有低的速度，成本高，此外，它難以去除新生成的N-S化合物，所以其應(yīng)用受到限制。采用電化學(xué)方法重現(xiàn)解決 Fe2+的氧化的問題，但它不能去除N-S化合物等水溶性物質(zhì)，并且功耗高。</p><p><b>　　3新脫硝技術(shù)</b></p><p>　　從國(guó)內(nèi)外脫銷技術(shù)現(xiàn)狀的研究和應(yīng)用看，脫銷技術(shù)包括工業(yè)化的SCR，SC

26、NR和EBA有缺點(diǎn)，如能耗大，成本高，其中一些有二次污染。因此，國(guó)內(nèi)外開發(fā)出一系列煙氣脫銷技術(shù)。</p><p>　　3.1微生物法[7]</p><p>　　在具有碳源的條件下，反硝化菌采用氮氧化物進(jìn)入其生物組織作為氮源（代謝所需的營(yíng)養(yǎng)素），并在固相或液相中將氮氧化物變成成無害的N2，但反硝化細(xì)菌可以生長(zhǎng)和繁殖。該技術(shù)的設(shè)備簡(jiǎn)單，投資和運(yùn)行成本低，無二次污染，這已成為世界上工業(yè)廢氣凈化研

27、究的熱門話題。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)外微生物脫銷技術(shù)仍處于研究的初始階段。在一方面，在微生物脫銷技術(shù)基礎(chǔ)研究和工業(yè)技術(shù)擴(kuò)增方面還有困難；另一方面，煙道氣的量通常是大的，NO是煙道氣中的氮氧化物的主要形式，它其本上不溶于水，所以它不能被微生物在液體介質(zhì)相轉(zhuǎn)換;此外，微生物對(duì)NO具有低吸收能力，導(dǎo)致氮氧化物的實(shí)際凈化率低。在未來，技術(shù)的關(guān)鍵是為加強(qiáng)細(xì)菌的滋生提供高效，廉價(jià)的吸收和還原功能以及相關(guān)的微生物固定

28、載體和相對(duì)放大技術(shù)的研究。</p><p>　　3.2微波脫銷方法[8]</p><p>　　微波輔助催化分解技術(shù)利用微波誘導(dǎo)催化劑（如活性炭、沸石）將氮氧化物直接分解成N2和CO2或水，使NO分解反應(yīng)溫度下降明顯。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于微波脫銷的研究尚處于起步階段。雖然NOX的去除率高，但能耗大，設(shè)備費(fèi)用高和屏蔽預(yù)防這樣的問題是很難解決的。<

29、/p><p>　　3.3光催化氧化法[9]</p><p>　　利用二氧化鈦半導(dǎo)體光催化效果，除去氮氧化物：二氧化鈦進(jìn)行光的照射在它的帶隙能量，以及在價(jià)帶的電子被激發(fā)到禁帶傳遞至導(dǎo)帶。同時(shí)相應(yīng)的孔在價(jià)帶產(chǎn)生，電子和空穴移動(dòng)到不同位置的粒子的表面上。洞孔有很強(qiáng)的電子接受能力，抓住在氮氧化物的系統(tǒng)電子，使他們激活和氧化。光催化技術(shù)是一種近些年發(fā)展起來的空氣凈化技術(shù)，它具有溫和的反應(yīng)條件，能耗低，少

30、二次污染，具有潛在的吸引力等優(yōu)點(diǎn)，但技術(shù)不成熟，其脫除NOX效率具有較低的適宜濃度。只要濃度低時(shí)，NOx的去除效率達(dá)到90%以上。在將來，為了在NOX濃度高的時(shí)候加強(qiáng)適宜濃度和提高去除效率，重點(diǎn)研究不同因素對(duì)光催化效率和其催化機(jī)理的影響。</p><p>　　3.4.NOX直接催化分解[8]</p><p>　　NOX在催化劑作用下直接被分解為N2和O2，它具有工藝簡(jiǎn)單和無二次污染這樣的優(yōu)

31、點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)NOX直接分解的關(guān)鍵是要找到合適的催化劑。已發(fā)現(xiàn)的催化劑主要集中于貴金屬，金屬氧化物和鈣鈦礦型化合物，以及分子篩。但良好的催化劑的選擇是困難的，這限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。</p><p><b>　　4.結(jié)論與展望</b></p><p>　　基于煙氣脫銷技術(shù)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，提出如下幾點(diǎn)建議和期望：</p><p>　　(1) 脫銷技

32、術(shù)設(shè)備和加工已成功產(chǎn)業(yè)化仍需要進(jìn)一步完善和改進(jìn);</p><p>　　(2) 發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)發(fā)展綜合技術(shù)；</p><p>　　(3) 開發(fā)新的具有良好的經(jīng)濟(jì)性和較高的去除率的同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)；</p><p>　　(4) 加強(qiáng)對(duì)新脫銷技術(shù)的基礎(chǔ)研究和工業(yè)放大試驗(yàn)。</p><p><b>　　致謝</b></p&

33、gt;<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]喻紅，劉康，選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)在玉環(huán)電廠的4×1000MW機(jī)組的應(yīng)用，電力環(huán)境保護(hù)，2009,6(3)</p><p>　　[2]楊日廣，韓立，楊濤，劉強(qiáng)，簡(jiǎn)述燃料發(fā)電廠新脫硝技術(shù)，東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2010 (2)</p><p>　　[3]

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