畢業(yè)論文---國(guó)內(nèi)外鋼鐵廠脫硝現(xiàn)狀與研究進(jìn)展

1、<p>　　國(guó)內(nèi)外鋼鐵廠脫硝現(xiàn)狀與研究進(jìn)展</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　氮氧化物氣體是危害最大、最難處理的大氣污染物之一。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有效控制燃煤造成的大氣污染已經(jīng)刻不容緩，特別是控制燃煤過程中的氮氧化物，煙氣脫硝技術(shù)顯得相當(dāng)重要。本文分析了幾種常用的煙氣脫峭技術(shù)(選擇性催化還原脫硝技術(shù)、選擇性非催化還原脫硝技術(shù)、SNC

2、R-SCR聯(lián)合脫硝法、光催化氧化法、煙氣同時(shí)脫硫脫硝法等)的原理、技術(shù)特點(diǎn)以及在我國(guó)的應(yīng)用情況。</p><p>　　關(guān)鍵詞：氮氧化物;煙氣脫硝技術(shù);選擇性催化還原脫硝技術(shù);選譯性非催化還原脫硝技術(shù);鋼鐵廠;低NOx燃燒;進(jìn)展</p><p>　　Domestic and foreign iron and steel plant denitrate present situation an

3、d research development </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　NOx is one of the most serious Pollutants which are difficult to be dealt with. WithThe development of the economy，the contr

4、ol technology of gas pollutant from coal combustion，especially NOx，is important and impendent.The principle，characteristic and itsapplication in our country of common flue gas De一NOx technology were analyzed. Based on

5、 the actual condition in our country the feasible scheme was proposed</p><p>　　Keywords：NOx; flue gas De一NOx teehnology; selective catalytic reduetion; selective noncatalytie reduetion;steel works;Low NOx c

6、ombustion; progress</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………………1</p><p>　　ABSTRACT…………………………………………………………………………………2</p><p>　　第一章 引言……

7、……………………………………………………………………………4</p><p>　　1.1概述……………………………………………………………………………………4</p><p>　　1.2 鋼鐵廠脫硝的必要性…………………………………………………………………4</p><p>　　1.3 煙氣脫銷的歷史沿革…………………………………………………………………5</

8、p><p>　　常見的幾種脫硝技術(shù)………………………………………………………………5</p><p>　　2.1低NOX燃燒技術(shù)………………………………………………………………………5</p><p>　　2.1.1 空氣分級(jí)燃燒…………………………………………………………………5</p><p>　　2.1.2 燃料分級(jí)燃燒…………………………

9、………………………………………6</p><p>　　2.1.3 煙氣再循環(huán)…………………………………………………………………6</p><p>　　2.1.4 低NOX燃燒器…………………………………………………………………6</p><p>　　2.2 煙氣脫硝技術(shù)…………………………………………………………………………7</p><p>

10、;　　2.2.1 煙氣單獨(dú)脫硝法………………………………………………………………7</p><p>　　2.2.2 煙氣同時(shí)脫硫脫硝法…………………………………………………………8</p><p>　　2.2.3 煙氣脫硝新技術(shù)………………………………………………………………11</p><p>　　2.3 脫硝市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展建議……………………………………………

11、…………13</p><p>　　結(jié)語…………………………………………………………………………………………14</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………15</p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p><b>　　1.1 概述</b

12、></p><p>　　氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一。通常所說的氮氧化物NOx有多種: N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5,其中NO和NO2是重要的大氣污染物。我國(guó)氮氧化物的排放量中70%來自煤炭的直接燃燒,鋼鐵工業(yè)又是我國(guó)的燃煤大戶,因此NOx排放的主要來源之一是鋼鐵廠[1]。研究表明,氮氧化物的生成途徑有3種:①熱力型NOx。指空氣中的氮?dú)庠诟邷叵卵趸蒒Ox;②燃料型NO

13、x。指燃料中含氮化合物,在燃燒過程中進(jìn)行熱分解,繼而進(jìn)一步氧化而生成NOx;③快速型NOx。指燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)(CH)等反應(yīng)而生成NOx。在這3種途徑中,快速型NOx所占的比例不到5%;在溫度低于1 300℃時(shí),幾乎沒有熱力型NOx。對(duì)常規(guī)燃煤鍋爐而言, NOx主要通過燃料型生成途徑而產(chǎn)生?？刂芅Ox排放的技術(shù)措施可分為一次措施和二次措施兩類,一次措施是通過各種技術(shù)手段降低燃燒過程中的NOx生成量;二次措施是將已經(jīng)生

14、成的NOx通過技術(shù)手段從煙氣中脫除[2]。</p><p>　　1.2 鋼鐵廠脫硝的必要性</p><p>　　鋼鐵生產(chǎn)主要包括燒結(jié)、球團(tuán)、煉焦、煉鐵、煉鋼、軋鋼、鍛壓、鐵合金、耐火材料、動(dòng)力等環(huán)節(jié),鋼鐵廠擁有排放大量煙塵和廢氣的各種爐窯。而爐窯燃燒過程中生成大量的NOX、SO2和CO2等氣體，其中氮氧化物主要有NO和NO2,通常把這兩種氮氧化物稱為NOX,其中NO占90%以上。在煤燃燒過

15、程中,生成NOX的途徑有三個(gè):熱力NOX;快速NOX。對(duì)于燃煤鍋爐來說,通常燃料NOX占70%至85%;熱力型NOX占15%至25%;其余為快速NOX比例很小[3]。NOX是一種危害大、難處理的大氣污染物,它能在陽(yáng)光的作用下產(chǎn)生二次大氣污染——光化學(xué)煙霧；NO雖然毒性不大，但是高濃度的NO會(huì)引起神經(jīng)中樞障礙，而且它很容易轉(zhuǎn)化為劇毒的NO2。NO2是棕色氣體，有特殊的刺激性臭味，被吸入肺后能與肺部的水分結(jié)合成可溶性硝酸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起肺氣腫

16、。在大氣中的氮氧化合物達(dá)到100～150 ppm的高濃度時(shí)，人連續(xù)呼吸30～60 min便會(huì)中毒[4]。另外，NOX也是損害動(dòng)植物，破壞臭氧層，引起溫室效應(yīng)和酸雨的主要物質(zhì)之一。如不控制鋼鐵廠則屬于工業(yè)部門中的污染大戶之一。因此,開展對(duì)NOX排放的治理具有極其重要的意義。根據(jù)國(guó)家</p><p>　　1.3 煙氣脫硝的歷史沿革</p><p>　　煙氣脫硝技術(shù)在國(guó)外發(fā)展較早。臺(tái)商王永慶先生

17、在福建漳州建設(shè)的后石電廠,安裝6×600MW亞臨界燃煤機(jī)組,以環(huán)境保護(hù)優(yōu)先為理念,首次在大陸的火電廠中配套安裝了脫硝裝置,采用SCR工藝,只裝了一層催化劑,保證脫硝效率為44·4%,布置在鍋爐尾部煙通豎井的下部。加上采用海水脫硫,取消了GGH與煙氣旁路;采用園形封閉煤場(chǎng)等一系列措施,使環(huán)境保護(hù)所用投資占總投資的五分之一左右。從而開創(chuàng)了先河[6]。與火電廠相比，鋼鐵廠NOX污染已日漸顯著，被社會(huì)各界所關(guān)注。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家

18、早已實(shí)現(xiàn)鋼鐵廠NOX排放量的標(biāo)準(zhǔn)化控制，而我國(guó)這方面的認(rèn)識(shí)相對(duì)較晚，從而技術(shù)也相對(duì)不成熟，但近些年踴躍了很多致力于這方面研究的專家和學(xué)者，并取得較大進(jìn)展及突破。然而，最希望的還是盡快趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的步伐，實(shí)現(xiàn)鋼鐵廠NOX的系統(tǒng)化控制達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。并且隨著脫硝設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度提高,所需投資減少,也為擴(kuò)大其建設(shè)規(guī)模創(chuàng)造了條件?？梢灶A(yù)見,如果對(duì)NOX也實(shí)行總量控制,并提供與脫硫相似的優(yōu)惠政策,必將有更快的發(fā)展。</p>&

19、lt;p>　　第二章 常見的幾種脫硝技術(shù)</p><p>　　降低NOx排放主要措施有2種。一是控制燃燒過程中NOx的生成,即低NOx燃燒技術(shù);二是對(duì)已生成的NOx進(jìn)行處理,即煙氣脫硝技術(shù)[7]。</p><p>　　2.1 低NOx燃燒技術(shù)</p><p>　　為了控制燃燒過程中NOX的生成量所采取的措施原則為:①降低過量空氣系數(shù)和氧氣濃度,使煤粉在缺氧條件

20、下燃燒;②降低燃燒溫度,防止產(chǎn)生局部高溫區(qū);③縮短煙氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間等。</p><p>　　2.1.1 空氣分級(jí)燃燒</p><p>　　燃燒區(qū)的氧濃度對(duì)各種類型的NOx生成都有很大影響。當(dāng)過量空氣系數(shù)α<1,燃燒區(qū)處于“貧氧燃燒”狀態(tài)時(shí),抑制NOx的生成量有明顯效果。根據(jù)這一原理,把供給燃燒區(qū)的空氣量減少到全部燃燒所需用空氣量的70%左右,從而降低了燃燒區(qū)的氧濃度,也降低了燃

21、燒區(qū)的溫度水平。因此,第一級(jí)燃燒區(qū)的主要作用就是抑制NOX的生成并將燃燒過程推遲。燃燒所需的其余空氣則通過燃燒器上面的燃燼風(fēng)噴口送入爐膛與第一級(jí)所產(chǎn)生的煙氣混合,完成整個(gè)燃燒過程。爐內(nèi)空氣分級(jí)燃燒包括:軸向空氣分級(jí)燃燒(OFA方式)和徑向空氣分級(jí)燃燒。軸向空氣分級(jí)將燃燒所需的空氣分兩部分送入爐膛:一部分為主二次風(fēng),占總二次風(fēng)量的70% ~85%,另一部分為燃燼風(fēng)(OFA),占總二次風(fēng)量的15% ~30%。爐內(nèi)的燃燒分為3個(gè)區(qū)域,即熱解區(qū)

22、、貧氧區(qū)和富氧區(qū)。徑向空氣分級(jí)燃燒是在與煙氣流垂直的爐膛截面上組織分級(jí)燃燒的。它是通過將二次風(fēng) 射流部分偏向爐墻來實(shí)現(xiàn)的。空氣分級(jí)燃燒存在的問題是二段空氣量過大,會(huì)使不完全燃燒損失增大;煤粉爐由于還原性氣氛而易結(jié)渣、腐蝕。</p><p>　　2.1.2　燃料分級(jí)燃燒</p><p>　　在主燃燒器形成初始燃燒區(qū)的上方噴入二次燃料,形成富燃料燃燒的再燃區(qū), NOX進(jìn)入該區(qū)將被還原成N2。為

23、了保證再燃區(qū)的不完全燃燒產(chǎn)物能夠燃燼,在再燃區(qū)的上面還需布置燃燼風(fēng)噴口。改變?cè)偃紵齾^(qū)的燃料與空氣的比例是控制NOX排放量的關(guān)鍵因素。存在的問題是為了減少不完全燃燒損失,需加空氣對(duì)再燃區(qū)煙氣進(jìn)行三級(jí)燃燒,因而配風(fēng)系統(tǒng)比較復(fù)雜。</p><p>　　2.1.3　煙氣再循環(huán)[9]</p><p>　　該技術(shù)是把空氣預(yù)熱器前抽取的溫度較低的煙氣與燃燒用的空氣混合,通過燃燒器送入爐內(nèi)從而降低燃燒溫度

24、和氧的濃度,達(dá)到降低NOX生成量的目的。存在的問題是由于受燃燒穩(wěn)定性的限制,一般再循環(huán)煙氣率為15% ~20%,投資和運(yùn)行費(fèi)較大,占地面積大。</p><p>　　2.1.4　低NOX燃燒器[8]</p><p>　　通過特殊設(shè)計(jì)的燃燒器結(jié)構(gòu)(LNB)及改變通過燃燒器的風(fēng)煤比例,以達(dá)到在燃燒器著火區(qū)空氣分級(jí)、燃燒分級(jí)或煙氣再循環(huán)法的效果。在保證煤粉著火燃燒的同時(shí),有效地抑制NOX的生成。如

25、濃淡煤粉燃燒方式為:在煤粉管道上的煤粉濃縮器使一次風(fēng)分成水平方向上的濃淡兩股氣流,其中一股為煤粉濃度相對(duì)較高的煤粉氣流,含大部分煤粉;另一股為煤粉濃度相對(duì)較低的煤粉氣流,以空氣為主。</p><p>　　我國(guó)低NOx燃燒技術(shù)起步較早,采用LNB技術(shù),只需用低NOX燃燒器替換原來的燃燒器,燃燒系統(tǒng)和爐膛結(jié)構(gòu)不需要作任何更改。5種脫硝技術(shù)的性價(jià)比較見表1。從表1中可看出,低氮燃燒技術(shù)的脫硝效率[10]僅有25% ~4

26、0%,單靠這種技術(shù)已無法滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)我國(guó)脫硝而言,采用煙氣脫硝技術(shù)勢(shì)在必行。</p><p>　　表1　脫硝技術(shù)的性價(jià)比較</p><p>　　2.2　煙氣脫硝技術(shù)</p><p>　　2.2.1 煙氣單獨(dú)脫硝法</p><p>　?、?選擇性催化還原法</p><p>　　SCR脫硝技術(shù)是指在催化劑

27、的作用下，還原劑（H2，CO，烴類，NH3）與煙氣中的NOx反應(yīng)生成無害的N2和水，從而去除煙氣中的NOx。催化劑是影響NOx脫除效率的重要因素，催化劑的種類主要有以下3種［11］：（1）催化劑主要是Rh和Pd等，有較高的活性且反應(yīng)溫度較低。但由于它們和硫反應(yīng)，且價(jià)格昂貴，在20世紀(jì)八九十年代以后逐漸被金屬氧化物類催化劑所取代。（2）金屬氧化物類催化劑，主要包括V2O5，F(xiàn)e2O3，，CuO，CrOx，MnO，MgO，MoO3等金屬氧化

28、物或其聯(lián)合作用的混合物，還原劑一般選擇NH3。（3）沸石分子篩型，主要是采用離子交換方法制成的金屬離子交換沸石。特點(diǎn)是反應(yīng)較高，最高可達(dá)600℃，目前是國(guó)外研究的重點(diǎn)，但在工業(yè)應(yīng)用方面不是很多。用NH3催化還原NO脫氮效率高，鐘秦等［12］研究V2O5/TiO2選擇性催化還原脫除煙氣中NOx時(shí)發(fā)現(xiàn)在310℃時(shí)脫硝效率達(dá)到最大值（90％），F(xiàn)lora等［13］的研究結(jié)果表明，當(dāng)n（NH）3/n（NOx）在1.0左右時(shí)能達(dá)到95％以上的NO

29、x脫除率。但這種催化方法用的NH3價(jià)格相當(dāng)貴，而且存在氨泄漏的危險(xiǎn)。由此各種替代還原劑和催化劑</p><p>　?、?非選擇性催化還原法</p><p>　　SNCR是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。1974年在日本首次投入商業(yè)應(yīng)用，到目前為止，全世界大約有300套SNCR裝置應(yīng)用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、市政垃圾焚燒爐和其他燃燒裝置。SNCR工藝就是把含有氨基的還原劑噴入到鍋爐爐膛中900～1 100℃的

30、區(qū)域內(nèi)，該還原劑快速熱解成NH3，并和煙氣中的NOx進(jìn)行還原反應(yīng)，把NOx還原成N2和H2O。非選擇性催化還原法受溫度、NH3/NOx摩爾比及停留時(shí)間影響較大。王智化等［15］通過模擬試驗(yàn)得出氨水最佳噴射溫度范圍為850～1 100℃，NH3/NOx理想摩爾比介于1～2，停留時(shí)間為1 s時(shí)，最大NOx還原率達(dá)到82％。</p><p>　　SNCR的應(yīng)用中可能出現(xiàn)一些問題［16］：（1）SNCR工藝中氨的利用率不

31、高，容易形成過量的氨泄漏。氨泄漏造成環(huán)境的污染并形成氨鹽可能堵塞和腐蝕下游設(shè)備。（2）形成溫室氣體N2O。研究表明用尿素作還原劑要比用氨作還原劑產(chǎn)生更多的N2O。（3）如果運(yùn)行控制不適當(dāng)，用尿素作還原劑時(shí)可能造成較多的CO排放。（4）在鍋爐過熱器前大于800℃的爐膛位置噴入低溫尿素溶液，必然會(huì)影響</p><p>　　熾熱煤炭的繼續(xù)燃燒，引發(fā)飛灰、未燃燒碳提高的問題。</p><p>　　

32、㈢ SNCR-SCR聯(lián)合脫硝法</p><p>　　混合SNCR-SCR煙氣脫硝技術(shù)并非是SCR工藝與SNCR工藝的簡(jiǎn)單組合，它是結(jié)合了SCR技術(shù)高效、SNCR技術(shù)投資省的特點(diǎn)而發(fā)展起來的一種新型工藝。Brain等［17］研究提出，SCR-SNCR聯(lián)合技術(shù)可以達(dá)到90％的NOx的去除率，并且NH3的泄漏率僅為0.000 3%?；旌蟂NCR-SCR工藝最主要的改進(jìn)就是省去了SCR設(shè)置在煙道里的復(fù)雜AIG（氨噴射）系

33、統(tǒng)，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）在節(jié)省催化劑的情況下，脫硝效率高，能達(dá)到SCR法的脫硝效率；（2）反應(yīng)塔體積小，空間適應(yīng)性強(qiáng)；（3）與傳統(tǒng)SCR工藝相比，系統(tǒng)壓降將大大減小，從而減少了引風(fēng)機(jī)改造的工作量，降低了運(yùn)行費(fèi)用；（4）降低腐蝕危害。</p><p><b>　?、?光催化氧化法</b></p><p>　　光催化技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)空氣凈化技術(shù)，具有反應(yīng)條件溫

34、和、能耗低、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)。TiO2氧化脫除NOx的效率受初始濃度影響大，對(duì)低濃度的NOx效率可以高達(dá)90%，但對(duì)高濃度NOx脫除效率則不高［18］。TiO2對(duì)NO的脫除效率也隨著溫度升高而增大，這是由于溫度升高，導(dǎo)致各反應(yīng)物粒子擴(kuò)散速率及碰撞頻率提高，也就是反應(yīng)場(chǎng)增多所致。TiO2光催化脫除NOx的技術(shù)盡管尚未成熟，但有著很好的前景，通過探索不同因素對(duì)光催化效率的影響及催化作用機(jī)理，人們將更加全面地了解這一反應(yīng)體系。同時(shí)，也必須注意

35、解決如何提高TiO2對(duì)高濃度NOx的脫除效率，減少有害中間產(chǎn)物的形成等重要問題。</p><p>　　㈤ 電子束法（EBA)</p><p>　　EBA是目前國(guó)際先進(jìn)的煙氣處理技術(shù)之一,其原理是利用高能電子加速器產(chǎn)生的電子束(500~800 kV)輻照處理煙氣,將煙氣中的二氧化硫和氮氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸銨和硝酸銨[19]。該技術(shù)從20世紀(jì)80年代開始先后在日本、美國(guó)、德國(guó)、波蘭等建立中試及工業(yè)

36、示范項(xiàng)目[ 20]。國(guó)內(nèi)首例EBA脫硫脫硝示范工程于1997年8月投入運(yùn)行,其實(shí)際脫硫及脫硝效率分別為86.8%和17.6%,并可回收副產(chǎn)品硫酸銨、硝酸銨[19];國(guó)內(nèi)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究起始于20世紀(jì)90年代初,并已于四川綿陽(yáng)建成煙氣處理量為1000 m3/h規(guī)模的中試裝置,脫硫及脫硝分別達(dá)96.7%、75.3%。目前,國(guó)華荏原環(huán)境工程公司與杭州協(xié)聯(lián)熱電有限公司合作的杭州熱電廠脫硫脫硝工程也已建成[21];北京京豐熱電公司和太一電廠等也已

37、進(jìn)入可行性研究階段[19]。</p><p>　　2.2.2 煙氣同時(shí)脫硫脫硝法</p><p>　?、?非平衡等離子體法</p><p>　　非平衡等離子體是使電子獲得高能量，可以在放電空間引發(fā)各種粒子（包括電子、離子、原子、分子和自由基）之間的化學(xué)反應(yīng)，而不必將化學(xué)反應(yīng)物全部升溫或活化，能耗較低，在處理廢氣方面具有較大優(yōu)勢(shì)。R.Hackam［22］總結(jié)了利用非平

38、衡等離子體去除NOx和SOx的反應(yīng)機(jī)理。分為2個(gè)階段：（1）自由基的生成，應(yīng)用非平衡等離子體生成自由基（包括N，O，OH，OH2等），并使之與有害氣體分子發(fā)生反應(yīng)。（2）自由基與污染物之間的反應(yīng)，氧化自由基與NOx和SOx氧化反應(yīng)生成HNO3，N2和H2SO4。在廢氣處理中產(chǎn)生非平衡等離子體的方法主要是電子束法、電暈放電、介質(zhì)阻擋放電（又稱無聲放電）。80年代中期，日本學(xué)者M(jìn)asuda［23］提出了利用高壓脈沖電暈放電對(duì)燃煤煙氣脫硫脫硝

39、的新方法。該技術(shù)成本較低，無二次污染，可同時(shí)脫硫脫硝，形成的副產(chǎn)物可回收利用。正由實(shí)驗(yàn)室研究走向工業(yè)性試驗(yàn)階段。1990年，意大利ENEL公司在Marghera熱電廠首次利用真實(shí)煙氣進(jìn)行了1 000 Nm3/h的小試試驗(yàn)，為進(jìn)一步的工業(yè)試驗(yàn)提供了必要的數(shù)據(jù)。我國(guó)“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)中安排了在四川省科學(xué)城熱電廠上建造煙氣處理量為12 0</p><p>　?、?循環(huán)流化床聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)</p>&l

40、t;p>　　循環(huán)流化床傳熱效率高，溫度分布均勻，氣固相有很大的接觸面積，因此人們將其應(yīng)用到煙氣的凈化處理中。Lurgi GmbH［25］研究開發(fā)了煙氣循環(huán)流化床（CFB）脫硫脫氮技術(shù)，該方法用消石灰作為脫硫的吸收劑，氨作為脫氮的還原劑，F(xiàn)eSO4·7H2O作為脫氮的催化劑。該系統(tǒng)已在德國(guó)投入運(yùn)行，結(jié)果表明，在Ca/S比為1.2~1.5，NH3/NOx比為0.70~1.03時(shí)，脫硫率為97%，脫氮率為88%。Xu［26］研

41、究提出粉粒流化床（PPFB）脫硫脫氮技術(shù)，該方法是在PPFB中，用脫氮催化劑顆粒（幾百微米）作為流化介質(zhì)顆粒同脫硫劑粉末（幾到十幾微米）同時(shí)流化，氨從床底供入還原NOx。但在脫硫脫氮過程可能發(fā)生SO2與催化劑、NOx與脫硫劑的反應(yīng)，降低脫除效率。于是Xu［26］研究找出適合的吸收劑和催化劑，即Na2CO3/Al2O3為吸收劑，V2O5/WO·3TiO2或WO3·TiO2為催化劑。此外，Xu［26］還研究了吸收劑和催化

42、劑用量、煙溫、煙氣成分對(duì)脫硫脫氮效率的影響，研究表明脫硫率可超過90%，脫氮率達(dá)80%。黃建軍等［27］在借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)CFB-FGD的技術(shù)基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了具有特殊內(nèi)</p><p>　?、?干法低溫同時(shí)脫硫脫硝</p><p>　　干法低溫同時(shí)脫硫脫硝和硫資源化技術(shù)采用移動(dòng)床裝置，使用改性炭基催化吸附劑在排煙溫度下（120~180℃）首先催化吸附脫除SO2、煙塵和重金屬汞等，然后NOx

43、被還原劑NH3催化還原為氮?dú)馀欧牛晃絊O2等的炭基催化吸附劑經(jīng)再生，可制備硫酸、硫磺或硫銨等，實(shí)現(xiàn)硫的資源化；再生后的炭基催化吸附劑可再次同時(shí)脫除多種污染物。煙氣干法低溫同時(shí)脫硫脫硝和硫資源化技術(shù)適用于我國(guó)大量的還沒有安裝脫硫脫硝設(shè)備的工業(yè)鍋爐，投資成本與同等規(guī)模的濕法單獨(dú)脫硫技術(shù)相當(dāng)。</p><p>　　表2幾種最常用的煙氣脫硝技術(shù)特點(diǎn)比較</p><p>　　2.2.3 煙氣脫硝新

44、技術(shù)</p><p>　　從目前國(guó)內(nèi)外研究及應(yīng)用的現(xiàn)狀來看,已實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的SCR、SNCR及EBA等脫硝技術(shù)普遍存在設(shè)備要求高、能耗大及脫硝成本高等缺點(diǎn),有的還存在二次污染。針對(duì)此現(xiàn)狀,近期國(guó)內(nèi)外開發(fā)了一系列煙氣脫硝新技術(shù),如微生物法、微波法、液膜法及脈沖電暈法等,為煙氣脫硝提供了許多新的途徑和思路。</p><p><b>　?、?微生物脫硝法</b></p

45、><p>　　微生物凈化含有NOX廢氣的原理為: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(zhǎng)繁殖。由于該過程難以在氣相中進(jìn)行,NOX從氣相進(jìn)入濾塔填料表面的生物膜中,并經(jīng)擴(kuò)散進(jìn)入其中的微生物組織,作為微生物代謝所需的營(yíng)養(yǎng)物,在固相或液相被微生物吸附還原成N2。目前,國(guó)內(nèi)外該方面的研究報(bào)道主要針對(duì)NOX中不易溶于水的NO,主要可歸為硝化處理[28~31]、反硝化處理[32

46、,33]及真菌處理三類。該項(xiàng)技術(shù)設(shè)備要求簡(jiǎn)單、投資及運(yùn)行費(fèi)用低且無二次污染,因而成為世界各國(guó)工業(yè)廢氣凈化的熱點(diǎn)課題之一[28~34]。</p><p>　　William等[28]利用模擬煙氣對(duì)堆肥、珍珠巖和生物泡沫作為脫硝生物反應(yīng)器填料作了研究,結(jié)果表明三者在停留時(shí)間為70~80 s時(shí),脫硝率均可達(dá)85%以上;其中堆肥的性能優(yōu)于后二者。Peter等[30]以生物脫硝同液體吸收法聯(lián)用對(duì)模擬煙氣進(jìn)行脫硝研究,在55

47、℃,煙氣流量650 L/h時(shí),以Fe(III)EDTA-為吸收液時(shí),對(duì)于500 mg/m3NO和3.3% O2混合氣體的脫硝率可達(dá)80%以上。Chen等[31,32]以不同孔徑多孔碳作為填料,采用自養(yǎng)型亞硝酸鹽硝化菌進(jìn)行了凈化氣體中NO的研究,結(jié)果表明:在NO空床停留時(shí)間3.5 min、進(jìn)口濃度66.97~267.86 mg/m3時(shí),24孔/ cm2多孔碳過濾器對(duì)NO的去除效率為41%~52%。蔣文舉等[32]將城市生活污水處理廠活性污

48、泥中的反硝化細(xì)菌培養(yǎng)掛膜到填料塔中,在進(jìn)口NO為50~500mg/m3,30~45℃時(shí)NOX的去除率可達(dá)90%以上。郭斌等[34]用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100 h-1,液氣比為1 L/m3,當(dāng)進(jìn)氣NOX在0.10%~0.39%,pH為7.5時(shí),NOX脫</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)外微生物脫硝技術(shù)尚處于初始研究階段。其原因一方面是由于對(duì)脫氮微生物的基礎(chǔ)研究不夠,致使

49、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,再加上微生物吸附NO的能力差,導(dǎo)致NOX的實(shí)際凈化率較低。因此,今后微生物脫硝技術(shù)研究的關(guān)鍵是加強(qiáng)高效廉價(jià)吸附還原NOX的功能菌的選育和相關(guān)微生物固定載體及相關(guān)放大技術(shù)的研究。</p><p><b>　?、?微波脫硝法</b></p><

50、;p>　　微波脫硝技術(shù)是近年來隨著微波電子工業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的新型煙氣脫硝技術(shù)之一。目前國(guó)內(nèi)外該方面的研究主要集中在微波輔助NOX催化分解技術(shù)和微波脫硝與其他技術(shù)聯(lián)用兩個(gè)方面[35]。</p><p>　　微波輔助催化分解技術(shù)是利用微波誘導(dǎo)活性炭、沸石等催化劑,使NOX直接分解為N2和CO2或水,并可使NO分解反應(yīng)溫度顯著降低[36]。Buenger等研究了在微波作用下用炭質(zhì)原料還原NOX的方法,發(fā)現(xiàn)NO的分

51、解在低于420℃時(shí)即可進(jìn)行,炭的表面積由最初的2.10 m2/g上升到700~800 m2/g,由此增加了對(duì)NOX的吸附容量[35]。張達(dá)欣等[36]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(shí)反應(yīng)效率受催化劑量的影響也較大。Kong等[37,38]以幾種炭為吸附劑進(jìn)行了微波輔助脫除NOX的研究,研究表明隨著反應(yīng)的進(jìn)行,炭的表面積由100 m2/g增加至800 m2/g;微波處理提高了炭對(duì)NO

52、X的吸附能力和速度,在氧氣和水蒸汽的存在下,對(duì)NOX的脫除能力可達(dá)90%以上。唐軍旺等對(duì)微波直接分解NO[39,40]和微波輔助催化還原NO[41,42]的工藝進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:微波直接分解NO的效率可達(dá)88%,添加甲烷可有效提高NO的分解率、降低功耗[40],使Co/HZSM-5[41]、Ni/HZSM-5[31]反應(yīng)溫度分別降低200℃、325</p><p>　　微波技術(shù)同其他如SCR、SNCR等脫硝技

53、術(shù)的聯(lián)用也是目前微波脫硝技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。Wójtowicz等[43]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NOX去除率幾乎可達(dá)100%。Martin等[44]在65~70℃時(shí),對(duì)NOX1000 mg/m3、SO22000mg/m與NH3、H2O、CO2的混合煙氣以電子束和微波協(xié)同技術(shù)進(jìn)行研究,微波法、電子束法和微波+電子束工藝的NOX、SO2脫除率分別為80%、85%和90%。

54、目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)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(fèi)用高及屏蔽防護(hù)等問題一時(shí)難以解決。</p><p><b>　?、?液膜法</b></p><p>　　液膜法凈化煙氣是美國(guó)能源部Pittsburgh能源技術(shù)中心(PETC)開發(fā)的[13],其原理是利用液體對(duì)氣體的選擇性吸收,使低濃度的氣體在液相中富集。用于凈化煙氣的液膜不僅需要有選擇性,

55、同時(shí)對(duì)氣體還必須具有良好的滲透性。研究表明[45],25℃時(shí)純水的滲透性最好;其次是NaHSO4、NaH-SO3的水溶液。</p><p>　　Majumdar等[45]分別選擇了純水、NaHSO4、NaHSO3水溶液、Fe3+/EDTA及Fe2+/EDTA水溶液及環(huán)丁砜或環(huán)丁烯砜等液膜,采用中空纖維含浸液膜滲透器對(duì)煙氣中SO2和NOX脫除進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,各種液膜對(duì)煙氣中SO2和NOX均能有效脫除,其中

56、Fe3+/EDTA及Fe2+/EDTA液膜對(duì)SO2和NOX的脫除率分別可達(dá)70%~90%和50%~75%;反應(yīng)在24℃和70℃時(shí)均能有效進(jìn)行。</p><p>　　㈣ 脈沖電暈法(PPCP)</p><p>　　脈沖電暈法又稱非平衡等離子法,是20世紀(jì)80年代初由日本的Masuda最先提出的[46]。其原理是利用脈沖電暈放電產(chǎn)生的大量電子(5~20eV),打斷O-O鍵(5.1 eV)和H-

57、O-H鍵(5.2eV),形成活性粒子或自由基;這些活性粒子同污染分子(SO2、NOX)反應(yīng)氧化或還原,在NH3存在的條件,生成相應(yīng)的銨鹽,由布袋過濾器或靜電除塵器收集,從而達(dá)到凈化煙氣的目的。脈沖感應(yīng)的等離子體在常溫下只提高電子的溫度,不提高離子的溫度,故其能量效率比電子束法至少高兩倍,可同時(shí)脫硫脫硝及去除重金屬;而且其電子能量低,避免了電子加速器的使用,也無須輻照屏蔽,增強(qiáng)了技術(shù)的安全性和實(shí)用性。</p><p&g

58、t;　　Lee等[47]對(duì)120 kW機(jī)組進(jìn)行PPCP脫硫脫硝工業(yè)裝置試驗(yàn),煙氣流量42 000 m3/h,發(fā)現(xiàn)NH3和C3H6的添加可顯著增加SO2和NOX的去除率,使其達(dá)到99%和70%,功耗為1.4 W·h/m3N。Wang等[48]利用脈沖電暈技術(shù)對(duì)含水和飛灰的煙氣進(jìn)行脫硝研究表明:水蒸氣和飛灰含量對(duì)脫硝效率有較大影響,在輸入能量為4 W·h/m3N、停留時(shí)間為6~7 s時(shí),NO和NOX的脫除率分別為42%和

59、29%;Mok等[49]的研究表明:少量丙烯的存在可以減少反應(yīng)能量消耗,在脈沖能量為3 W·h/m3N時(shí),脫硝率可達(dá)76%;我國(guó)于90年代初開始對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究,并于四川綿陽(yáng)建成一套煙氣處理量為20 000m3/h規(guī)模的工業(yè)中試裝置,在系統(tǒng)能耗低于4W·h/m3條件下,脫硫率達(dá)93%[50]。</p><p>　　2.3 脫硝市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展建議</p><p>　　我國(guó)

60、以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu),導(dǎo)致了大氣中NOx污染物比較多。但我國(guó)對(duì)NOx的控制卻基本處于缺位狀態(tài),NOx排放量逐年增多,危害增加。要控制NOx排放,應(yīng)該從各大工業(yè)污染大戶出發(fā)，除火電廠外屬鋼鐵廠備受關(guān)注。國(guó)家政策大力推動(dòng)脫銷行業(yè)大發(fā)展，隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視,環(huán)保產(chǎn)業(yè)也迎來一次又一次的大發(fā)展。環(huán)保政策的每一次變遷,猶如接力棒一般,催生了環(huán)保市場(chǎng)的連續(xù)爆發(fā)。隨著國(guó)家對(duì)火電廠脫硝政策的逐漸完善，鋼鐵廠同樣會(huì)受到影響，并也會(huì)隨著社界重視度的

61、提高而相對(duì)成熟起來。以下是我國(guó)脫硝行業(yè)存在的問題：①技術(shù)水平有待提高。②缺乏系統(tǒng)性的脫硝技術(shù)規(guī)范。③政策可操作性差。然而要促進(jìn)我國(guó)脫硝市場(chǎng)的良性發(fā)展必須從這幾點(diǎn)開始：①建立市場(chǎng)準(zhǔn)入制度。②建立經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼政策。③加強(qiáng)排放標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，脫硝已成社會(huì)所趨之勢(shì)，脫硝市場(chǎng)也必將踏入企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)之列。</p><p><b>　　結(jié)語</b></p><p>　　隨

62、著國(guó)內(nèi)近年來對(duì)氮氧化物污染的重視和相關(guān)法律法規(guī)的出臺(tái)及實(shí)施,我國(guó)對(duì)氮氧化物排放的控制將日趨嚴(yán)格。目前國(guó)內(nèi)氮氧化物的控制主要依靠低NOX燃燒控制技術(shù),燃燒后的煙氣脫硝技術(shù)在國(guó)內(nèi)的研究和應(yīng)用還相對(duì)較少。針對(duì)此現(xiàn)狀,筆者提出如下幾點(diǎn)建議:</p><p>　　(1)對(duì)于SCR、SNCR等國(guó)外已成功工業(yè)化的脫硝技術(shù),一方面應(yīng)通過技術(shù)引進(jìn)或合作等手段開拓其在我國(guó)的應(yīng)用;另一方面,國(guó)內(nèi)亦應(yīng)注重其關(guān)鍵技術(shù)如高效廉價(jià)的SCR催化

63、劑、高能電子加速器、輻射屏蔽設(shè)備等的研發(fā),力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備和催化劑的國(guó)產(chǎn)化,大大降低固定投資和運(yùn)行成本。</p><p>　　(2) SCR工藝是一項(xiàng)高起點(diǎn)脫硝技術(shù),但是投資及運(yùn)行成本高。應(yīng)開發(fā)適合我國(guó)的低溫SCR技術(shù),著力降低脫硝成本,重點(diǎn)發(fā)展SNCR與其他如SCR、再燃燒技術(shù)、低NOX燃燒器等技術(shù)的聯(lián)用脫硝技術(shù)。</p><p>　　(3)應(yīng)加強(qiáng)微生物、微波、液膜和脈沖電暈等脫硝新技術(shù)

64、的基礎(chǔ)和工業(yè)化放大研究,并加強(qiáng)它們同已工業(yè)化的SCR、SNCR等工藝的聯(lián)用技術(shù)開發(fā),形成若干擁有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合我國(guó)國(guó)情的脫硝新工藝、新技術(shù),力爭(zhēng)有所突破,使我國(guó)在煙氣脫硝市場(chǎng)上占領(lǐng)一席之地。</p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】</b></p><p>　　[1] 羅建中,張新霞,凌定勛;鋼鐵廠廢氣污染控制措施2002,2,0045-03.</p&g

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