脱除烧结烟气中氮氧化物应用技术研究

脱除烧结烟气中氮氧化物应用技术研究

李孝桥  ,郭宇鸣

南京诚志清洁能源有限公司  江苏省南京市210048

摘要：

随着工业化进程的加速和城市化程度的不断提高，空气污染问题日益突出，其中烧结烟气中氮氧化物是主要的污染物之一。本文从研究背景及意义出发，分析了烧结烟气中氮氧化物的来源和危害，并详细介绍了目前脱除烧结烟气中氮氧化物的主要技术，包括选择性催化还原技术、选择性非催化还原技术、生物脱氮技术、吸附剂脱氮技术和其他技术。同时，对各项技术的优缺点进行了分析，并提出了相关建议，以期为烧结烟气中氮氧化物的治理提供参考。

关键词：烧结烟气；氮氧化物；选择性催化还原技术；选择性非催化还原技术；生物脱氮技术；吸附剂脱氮技术；污染物治理。

一、研究背景及意义

随着经济的发展和工业化进程的加速，烧结烟气中的污染物成为环境问题中的重要因素。烧结烟气中氮氧化物是主要的污染物之一，严重危害人类健康和环境质量。因此，脱除烧结烟气中氮氧化物是当前环境治理的紧迫任务之一。

二、烧结烟气中氮氧化物的来源和危害

（一）烧结烟气中氮氧化物的来源

烧结烟气中氮氧化物的来源主要包括燃料燃烧和烧结过程中的氮化物排放。其中，燃料燃烧排放的氮氧化物主要来自于燃料中的氮元素，如煤、油、天然气等。在燃烧过程中，氮元素会被氧化成氮氧化物。烧结过程中，氮化物是烧结烟气中的主要污染物之一。烧结矿中含有大量的氨基化合物，这些化合物在烧结过程中会被加热分解，生成氨和一系列氮化物，如氮氧化物、氨基化合物等。

（二）烧结烟气中氮氧化物的危害

烧结烟气中的氮氧化物主要包括氮氧化物（NOx）和氨（NH3）。它们对环境和人体健康都有一定的危害。 NOx是大气污染物的重要成分之一，它的主要危害包括促进光化学烟雾、酸雨和臭氧的形成等。此外，NOx也对人体健康造成危害，会引起呼吸系统疾病、免疫系统疾病等。 NH3在大气中能够形成细颗粒物，这些颗粒物可以在呼吸系统中沉积并对人体健康造成危害。此外，NH3还是有机污染物的氧化剂，能够引起光化学烟雾和酸雨的形成。

三、目前脱除烧结烟气中氮氧化物的主要技术

（一）选择性催化还原技术

选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction, SCR）是一种用于减少烟气中氮氧化物（NOx）的技术。它利用一种叫做还原剂的化学物质（例如氨水或尿素）来帮助减少NOx的数量。在这个过程中，烟气通过一个催化剂，然后与还原剂发生反应，把NOx转化成无害的氮气和水蒸气。SCR技术是一种高效、选择性好且稳定的技术，但是需要使用大量的还原剂，并且有时会有氨气泄漏的问题需要注意。同时，该技术对烟气温度、还原剂配比和催化剂性能等因素有一定的要求，需要高水平的技术和运营管理。

（二）选择性非催化还原技术

选择性非催化还原技术（Selective Non-Catalytic Reduction, SNCR）也是一种用于减少烟气中氮氧化物（NOx）的技术，但是与SCR不同的是，它不需要使用催化剂。SNCR技术通过喷洒一种化学物质（例如氨水）来减少NOx的数量，这种化学物质会在高温下和烟气中的其他还原剂（例如CO和O2）发生反应，把NOx转化成无害的氮气和水蒸气。SNCR技术具有简单、易操作和成本低的优点，但是其脱除效率受烟气温度和配氨量等因素的影响较大，同时NH3溢漏和二次污染的问题也需要注意。

（三）生物脱氮技术

生物脱氮技术（Biological Nitrogen Removal, BNR）是一种利用微生物来减少烟气中氮氧化物（NOx）和氨（NH3）的数量的技术。这种技术利用一些特定的微生物将烟气中的NOx和NH3转化成无害的氮气和水蒸气。生物脱氮技术具有对氨和氮氧化物都有良好的脱除效果、对温度、湿度等环境条件的适应性强等优点。但是，生物脱氮技术需要较长的启动期和较长的维护周期，并且微生物的适应性和耐受性也是制约其应用的因素之一。因此，生物脱氮技术需要高水平的技术人员进行运营和管理。

（四）吸附剂脱氮技术

吸附剂脱氮技术（Adsorption-Based Nitrogen Removal, ABNR）是一种利用吸附剂去除烧结烟气中氮氧化物（NOx）的技术。这种技术利用一种吸附剂，将烟气中的NOx捕捉在吸附剂表面上，并将其分离出去。吸附剂可以是各种化学物质，如活性炭、氧化铝和硅胶等。吸附剂脱氮技术具有高效、无二次污染和易操作等优点，但是需要周期性更换吸附剂，同时吸附剂的成本也是该技术应用的限制因素之一。此外，吸附剂的性能和稳定性也需要考虑。

（五）其他技术

除了选择性催化还原技术、选择性非催化还原技术、生物脱氮技术和吸附剂脱氮技术之外，还有一些新兴的技术被用于脱除烧结烟气中的氮氧化物。这些新技术包括等离子体技术、非热等离子体技术、催化氧化技术等。等离子体技术利用高能电子和离子来去除NOx，而非热等离子体技术则利用微波等非热能源来去除NOx。催化氧化技术则是将NOx氧化为其他无害物质，采用的催化剂可以是金属氧化物等。这些新技术都有其独特的优点和应用场景，但是需要更多的研究和实践以验证其可行性和有效性。同时，这些技术的成本和稳定性也需要考虑。

四、各项技术的优缺点分析

（一）选择性催化还原技术的优缺点

选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction, SCR）是一种减少烟气中氮氧化物（NOx）的有效技术。它的优点是高效、选择性好且稳定，可以将NOx转化为无害的氮气和水蒸气。同时，该技术的脱除效率可以达到90%以上，且不会产生二次污染。但是，该技术需要使用大量的还原剂（例如氨水或尿素），需要有专门的储存和输送设备。此外，SCR技术对烟气温度、还原剂配比和催化剂性能等因素有一定的要求，需要高水平的技术和运营管理。同时，有时会出现氨气泄漏的问题，需要采取相应的措施加以控制。

（二）选择性非催化还原技术的优缺点

选择性非催化还原技术（Selective Non-Catalytic Reduction, SNCR）是一种用于减少烟气中氮氧化物（NOx）的技术。它的优点是简单、易操作且成本低，可以通过喷洒一种化学物质（例如氨水）来减少NOx的数量。此外，SNCR技术不需要使用催化剂，因此不需要进行催化剂的更换和维护。但是，SNCR技术的脱除效率受烟气温度和配氨量等因素的影响较大，且NH3溢漏和二次污染的问题需要注意。同时，该技术无法同时去除氨和NOx，且其脱除效率不如SCR技术高。因此，在应用时需要根据具体情况选择合适的技术。

（三）生物脱氮技术的优缺点

生物脱氮技术（Biological Nitrogen Removal, BNR）是一种利用微生物来减少烟气中氮氧化物（NOx）和氨（NH3）的数量的技术。其优点是对氨和氮氧化物都有良好的脱除效果、对温度、湿度等环境条件的适应性强。同时，该技术对环境无二次污染，且不需要使用化学物质，对环境友好。但是，生物脱氮技术需要较长的启动期和较长的维护周期，并且微生物的适应性和耐受性也是制约其应用的因素之一。此外，该技术的运营管理需要专业的技术人员，且在高温、低温等极端环境下可能会受到影响，需要考虑其应用场景。

（四）吸附剂脱氮技术的优缺点

吸附剂脱氮技术（Adsorption-Based Nitrogen Removal, ABNR）是一种用于减少烟气中氮氧化物（NOx）的技术，其优点是高效、无二次污染和易操作等。该技术利用一种吸附剂，将烟气中的NOx捕捉在吸附剂表面上，并将其分离出去。吸附剂可以是各种化学物质，如活性炭、氧化铝和硅胶等。此外，吸附剂脱氮技术不需要使用大量的化学物质，对环境友好。但是，该技术需要周期性更换吸附剂，且吸附剂的成本也是该技术应用的限制因素之一。同时，吸附剂的性能和稳定性也需要考虑。此外，吸附剂脱氮技术无法同时去除氨和NOx，其脱除效率也不如SCR技术高。因此，在应用时需要考虑其应用场景和具体的脱氮要求。

（五）其他技术的优缺点

除了选择性催化还原技术、选择性非催化还原技术、生物脱氮技术和吸附剂脱氮技术之外，还有一些新兴的技术被用于脱除烧结烟气中的氮氧化物。这些新技术包括等离子体技术、非热等离子体技术、催化氧化技术等。等离子体技术利用高能电子和离子来去除NOx，而非热等离子体技术则利用微波等非热能源来去除NOx。催化氧化技术则是将NOx氧化为其他无害物质，采用的催化剂可以是金属氧化物等。这些新技术都有其独特的优点和应用场景，但是需要更多的研究和实践以验证其可行性和有效性。同时，这些技术的成本和稳定性也需要考虑。等离子体技术和非热等离子体技术需要高能源消耗，成本较高，而催化氧化技术在高温环境下可能会受到限制。因此，在应用时需要考虑其具体情况和经济效益。结束语:

烧结烟气中氮氧化物的脱除是当前环境治理的紧迫任务之一。本文介绍了目前脱除烧结烟气中氮氧化物的主要技术，包括选择性催化还原技术、选择性非催化还原技术、生物脱氮技术、吸附剂脱氮技术和其他技术。同时，对各项技术的优缺点进行了分析，并提出了相关建议。未来，需要进一步研究和实践，探索更加适用、高效的脱氮技术，以保障环境质量和人民健康。

参考文献：

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