工业烟气脱硝新技术的研究

工业烟气脱硝新技术的研究

念姗甄世阳

窑街煤电集团有限公司 甘肃 兰州

摘要：在当今世界经济显著发展的同时对环境也产生了严重的危害，对环境造成了严重的污染，导致环境污染逐渐变成了影响我们国家在可持续发展过程中的关键要素，在这些环境污染的问题当中，与人们的生活紧密相连的是对于空气所造成的污染，各项法律法规、国家标准和行业标准相继而出，氮氧化物作为一种主要的空气污染物，其危害性引起了企业和学者们的广泛关注，如何实现氮氧化物的减排迫在眉睫， 本文以当前存在的环境问题为出发点，对工业烟气脱硝的主要原理和应用进行介绍，展望未来烟气脱硝技术的发展方向与可能发展的新技术，旨在为各企业在烟气脱硝技术上的选择提供参考，以便更好更快的进行实施。

关键词：新技术、脱硝、工业烟气、研究

1前言

烟气脱硝是指在燃烧这一过程完成之后，对于产生的烟气所进行的一类降氮技术，要脱除烟气中的NOx化物，既可以采用物理方式进行脱除、也可以采用化学方式脱除亦或是采用物理化学两种方法相结合的方式来脱除。干法和湿法是比较常见的两种用来使得烟气脱硝的方法，这里面的干法主要包括还原法、分解法、吸附法和氧化法等，另一种湿法则是指一些技术如气相氧化吸收、液相氧化吸收、溶液吸收等，以下将对烟气脱硝过程中采用的主要新技术进行概述。

2烟气脱硝技术

燃料型和热力型，这是在烟气中出现的氮氧化物的两种类别。对于热力型NOx的生成来说，是指在空气中，氮在遇到高温度的情况下进行氧化而成，它的生成量由温度所决定。如果T＜1500℃，那么这个时候生成的氮氧化物的量非常少，若T＞1500℃，这个时候随着T每上升100℃，那么这个过程中的反应速率也会随之增大6~7倍。如果在这个过程中的温度达到足够高的温度之后，生成热力型NOx的量占据总生成量的五分之一。对于燃料型NOx而言，这种氮氧化物指在进行燃烧的过程中，燃料中存在的氮化合物进行热分解并氧化而生成的。对燃料型NOx来说，燃烧的火焰附近的氧浓度与之密切相关，此时生成燃料型NOx的量占总生成量的80%以上。因此，为降低烟气中的氮氧化物需要尽可能地降低热力型氮氧化物，通过脱硝技术除去其中的燃料型NOX。

2.1高分子干法脱硝

高分子干法脱硝工艺以固态高分子材料为催化剂，当温度高于780℃时，高分子材料被激活而发生气化与NOX发生化学反应，生成N2和H2O，将烟气中的NOX还原为氮气等无害气体，实现烟气脱硝，在脱硝过程中产生N2、CO2、H2O以及其他气体，不产生其他二次污染物。张焕亨通过实验研究，将高分子干法脱硝PNCR和选择性非催化还原 (SNCR) +PNCR脱硝工艺相结合，对焚烧炉烟气进行脱硝处理，实验发现焚烧炉烟气排放质量浓度分别控制在80mg/m3和60 mg/m3以下，可实现NO的近超低排放。

2.2烟气循环流化床脱硝技术

基于烟气循环流化床脱硫设备，在钙基脱硫吸收剂中加入强氧化性添加剂，使得烟气中存在的难溶于水的NO被氧化成易溶于水的高价态的NOx，然后使用钙基脱硫吸收剂对SO2和NOx进行同时吸收，这样的过程被称为烟气循环流化床脱硫脱硝技术。赵毅等一些人把石灰、粉煤灰、强氧化性添加剂M当作原料制备得到高活性吸收剂，将此催化剂应用于进行烟气循环流化床脱硝试验，实验结果表明催化剂脱硝效率达到64.8%，实验采用化学分析和X射线结果表明氮氧化物的消除主要是通过氧化和化学吸收进行的。

2.3臭氧氧化脱硝技术

臭氧这种物质的氧化性极强，在遇到NO的时候，可以将其氧化成可溶于水的高价态的NOx，同时利碱性溶液与其反应可有效去除废气中NOX。Li等人通过将O3与NAOH溶液两者相结合进行脱硝实验研究，结果表明采用上述方法可有效将烟气中的NO进行去除，此外，在这个研究的结果中，还可以知道，采用O3的氧化功能与不一样的吸收剂或者是不一样的技术进行融合，以此来达到一个比较高的脱硝的效率。

2.4NaClO氧化法脱硝技术

对于烟气中不溶于水的NO，可以用NaClO将其氧化成高价态的NOx，随后用脱硫剂将NOx进行脱除，这样的过程则被称为NaClO氧化法脱硝技术。将NaClO视作研究主体，张杰等一些研究者研究分析了对脱硝造成影响的NO浓度、pH值和液气比等单因素，实验结果表明在一定范围内，随着NaClO质量浓度、NO的浓度和液气比的提高， NO的去除率均呈现上升趋势。在实际工程化建设过程中NaClO 溶液浓度应在6g/L左右，液气比在6~8之间。

2.5 SCR脱硝－回收热量－CO氧化一体化技艺

刘忠生等人采用SCR脱硝热量回收CO氧化高效耦合工艺进行脱硝实验研究。在实验的结论中，可以得知若采用该法对烟气进行处理，在所得到的净化烟气中，粉尘浓度的会低于20mg/ｍ3、SO2的浓度则低于10mg/ｍ3、NO的浓度低于50mg/ m3（其中最小的在20mg/m3以下），逃逸氨的浓度低于2.0mg/ｍ

3。除此之外，这项技术的投资金额节省、占地面积不大、压降烟气和运行费用不高、可以进行长周期并且稳定的运行等，以上优势可以使其适应高硬度的超细粉尘。

2.6络合吸收法

络合吸收法是指通过配位作用，NO被液相中络合剂配对，固定NOX随后通过电解等手段实现络合剂再生和重复利用。 常用的络合吸收剂中心常为铁离子， 目前因为络合剂易被氧化等原因，未能实现工业化应用。龚鹏等人以乙二胺四乙酸亚铁Fe(Ⅱ)EDTA）为络合剂，对其还原剂法、生物法、光还原法还原再生络合脱硝液的研究进行叙述， 其中明确表示Fe(Ⅱ)EDTA拥有比较好的发展空间，对提高其还原效率、设计高效反应器是该技术指明了发展方向。叶智以Fe(C2O4) 3为光催化协同络合铁脱硝剂对烟气进行脱硝处理的实验，实验过程中的温度为50℃、Fe(Ⅱ)EDTA的浓度为0.01 mol/ L，NO进口浓度为530 mg/m3，以此模拟烟气脱硝的实验。表明：若草酸钠浓度：硫酸亚铁浓度为3：1，即浓度分别为0.06和0.02 mol/L，初始吸收液的pH为5.3时，氧气参与反应，可以有效实现络合剂的再生。与此同时，一种温和光助低温湿式氨法同步脱硫脱硝的过程得以实现。

2.7 SNCR和SCR烟气脱硝技术

SNCR~SCR烟气脱硝技术是目前应用最广泛的两种脱硝技术，主要是利用NH3与NOx反应生成N2，4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O，2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O。通常情况下，处于正常运行状态的锅炉，炉膛温度会维持在850℃~1000℃之间，这个温度范围恰好可以使用SNCR法进行脱硝。而SCR的脱硝技术一般在排放的烟气温度在270 °C~450 °C之间时进行使用。主要有两种SCR脱硝制氨技术：一是液氨法，另一种是尿素法。其中尿素制氨技术主要包括尿素热解、普通尿素水解和尿素催化水解。

3总结

随着我国环保要求的日益提高，传统的烟气脱硝技术已无法满足现有减排要求，目前，国内所运用的工业烟气脱硝技术中仍存在着一些问题，其中以SCR脱硝技术为例，其存在运行成本较高、催化剂易失活的缺点，而且万一催化剂的活性失去，会比较难以处理。目前，国内外的脱硝技艺虽然种类多样，但真正在工业中能够进行大规模运用的成熟的脱硝技艺却少之又少，绝大部分企业仍以SCR和SNCR脱硝技术为主，因此，当前我们国家的脱硝技术的改进空间较大，在将来，要对目前存在的脱硝技艺进行完善，把握好各种脱硝工艺的特别之处，然后联合起来进行使用，研究出更加高效、成本较低、绿色健康的烟气脱硝技艺，比如电环境技术（等离子体活化法、电催化氧化法等）、光催化法、磷矿浆法等，对于发展烟气脱硝技艺提供了新的参考。工业烟气脱硝技术各有各的特别之处，所适用的领域也不一样，在工业和学术界的共同努力之下，不久的将来会有更多高脱硝效率、 低投资运行成本、对环境友好的脱硝技艺在大规模工业中得到广泛使用。

参考文献

1.单云霞，江苏省燃煤电厂氮氧化物减排能力分析及总量控制措施研究.2014，南京师范大学.

2.赵琳，刘庆岭，周伟，胡芝娟，彭学平，张利娜，刘旭月.工业烟气脱硝技术国内外研究进展[J].化学试剂，2021，43(06).

3.王鹏，茅洪菊，刘双月，郭云高.高分子干法脱硝技术在垃圾焚烧炉上的应用[J].节能与环保，2020(12):87-88.