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摘要：随着科学技术的发展，我国的烟气脱硝技术也有了很大进展，氮氧化物是形成酸雨、导致温室效应的主要污染物之一，烟气中NOx的减排是保护环境、绿色发展的必然要求。本文介绍了脱硝技术的现状，比较了各种脱硝技术的优点和缺点，在此基础上，预测了未来脱硝技术的发展趋势和可能实现的技术突破。
关键词：脱硝；炉内脱硝；干法脱硝；湿法脱硝
引言
氮氧化物对环境的危害很大，同时对人体的伤害也很大，容易引起各种呼吸道疾病，甚至中毒。NOx与SO2一样，在大气降水过程中随之形成酸雨，会严重破坏植物、土壤，污染水体，腐蚀建筑物及基础设施。为了减少氮氧化物对环境的污染，控制氮氧化物排放有以下三个途径：（1）通过脱氮预处理严格控制入炉原料、燃料中的氮含量；（2）采用低氮燃烧技术，或者燃烧过程进行喷氨等方法，降低燃烧过程中NOx的生成；（3）末端控制技术，即对燃烧烟气进行脱硝处理，降低NOx排放量。在进行氮氧化物治理时，目前末端控制技术的研究和应用报道较多，即烟气脱硝处理技术。其主要分为湿法脱硝和干法脱硝两大类。
1我国烟气脱硝技术研究进展
目前国内烟气脱硝技术较为成熟。主要分为干法式脱硝、湿法式脱硝，其中以干法式脱硝技术为主。湿式烟气脱硝技术是以利用碱液吸收法，硝酸吸收法为核心氧化的方法；干式吸收法方式、原理更多元，同时，催化剂对于烟气脱硝至关重要，直接影响脱硝效率。
2湿法烟气脱硝技术
2.1酸液吸收法
NO在水中的溶解度很小，但在酸中的溶解度却大很多，同时NOx又可充分地被浓硫酸吸收，故可以把含NO和NO2的尾气吸收到浓硫酸中，制成亚硝酸硫（NOHSO4）。但是由于NOHSO4遇水易发生分解，不适合含水尾气中氮氧化合物的吸收。该工艺同时还存在须加压操作、酸循环量大、能耗高的缺点。文献报道：钼硅酸（H4SiMo12O40，H3PMo12O40，H4SiW12O40等典型组成）可以有效吸收SO2及NOx。其原理是利用钼硅酸中的金属离子与NOx形成一个自催化氧化还原体系，利用6价金属离子Mo极易被还原成5价的Mo，可将SO2氧化生成硫酸，而5价的Mo反过来也极易被氧化为6价的Mo，可以将NOx还原成N2。研究表明，钼硅酸可以脱除烟气中98%以上的SO2和40%左右的NOx。
2.2碱液吸收法
由于通常情况下NO不易与水或碱性溶液发生反应，且溶解度较低，所以常压下水和碱性溶液对NO的吸收效率较低；NO2或一定比例的NO/NO2混合气可以很好地溶解于碱性溶液中，因此可以用碱液对NOx进行吸收脱除。NaOH、Na2CO3、KOH、NH3•H2O等均为工业常用碱液，吸收效果最好的为NH3•H2O。
2.3络合吸收法
络合吸收法的是通过利用过渡金属离子与配体构成的络合剂来捕集NO，络合剂的种类有很多，其中以亚铁螯合剂和钴氨络合剂最为常见。进行亚铁螯合剂脱除烟气中NO的研究实验研究表明，在缺氧的情况下，亚铁螯合剂吸收液pH为2.2～2.9时，脱氮效果最佳，脱除效率可达75%；当烟气中存在O2时，吸收液中四价硫很容易被快速氧化，脱硝效果很差。为了提高络合剂在有O2存在条件下的吸附脱氮效率，进行乙二胺合钴（［Co（en）3］2+）在有氧条件下络合吸收脱除烟气NO的实验研究结果表明，当烟气含氧量达5%时，选用0.025mol/L［Co（en）3］2+作吸收液，控制反应温度为50℃，溶液pH为13，可以长时间稳定达到脱硝率超过99%。络合吸收法其对烟气中NO/NO2比例没有要求，且络合吸收液可循环使用，具有较好的应用前景，但其工艺技术还不成熟，暂无工业化应用案例。
3干法脱硝技术
3.1选择性催化还原技术（SCR）
在国内外的电力行业中广泛的应用了这种技术，选择性催化还原技术主要是对NH3和NO反应的选择性加以利用，根据实际情况选择合适的催化剂，使其在三百五十摄氏度到四百摄氏度的环境中进行反应，将富氧烟气中的NO在催化剂的表面进行还原，生成水和氮气。这种技术的主要优势就是有比较高的脱氮效率，目前的技术已经达到了80%-90%，需要注意的是在使用这种技术的过程中要对温度进行控制，通常情况下要在三百五十摄氏度到四百摄氏度之间，不能低于二百五十摄氏度。但是这种设备需要较高的投资，并且体积比较大，需要占用很大的空间，还需要使用大量的催化剂，运行成本也比较高。
3.2选择性非催化还原法（SNCR）
与选择性催化还原法不同，选择性非催化还原法是在没有催化剂的条件下向炉膛内喷入化学还原剂，使其与燃烧后产生的NOx反应，生成对环境无污染的N2及H2O。由于反应温度高至1000℃，所以尿素或氨的使用较为广泛。其反应过程为：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
当温度太高，NH3将发生副反应，生成NO，反应式如下：
4NH3+5O2→4NO+6H2O
在一定条件下，温度与反应速率成正比。随着温度的降低，反应的速度也减慢，所以选择性非催化还原法的关键在于反应温度的控制。与选择性催化还原法相比，该工艺的特点是，无需催化剂但脱硝效率偏低，效率甚至不足50%。
3.3活性炭吸附脱硝法
活性炭具有发达的微孔结构、强大的比表面积和丰富的表面官能基团，是良好的吸附剂、催化剂和催化剂载体。活性炭用于吸附脱除烟气中氮氧化物，其主要脱除原理的本质是活性炭通过一系列的催化氧化过程，将烟气的NO吸附在表面，然后在氧气的作用下氧化生成NO2，同时活性炭作为催化剂可以大大降低NH3与NOx反应的活化能，有效提高了烟气脱硝率。活性炭吸附法的优势在于无废水和废渣的问题，同时活性炭还可以吸收脱除一部分烟气中的重金属污染物。其也存在一些缺点，诸如活性炭吸附剂用量大，且利用率偏低，同时活性炭易粘附在管壁上，造成管道堵塞。KnoblanchK等报道采用活性焦作吸附剂和催化剂，NH3为还原剂，用以脱除烟气中的SO2和NOx。实验过程中发现活性焦不但可以吸附SO2并将其转化为H2SO4，而且可以催化NH3还原NO生成N2。最佳实验结果表明，SO2脱除率可达95%，NO的转化率可达80%以上。
结语
综上所述，随着国家提倡绿色发展，对节能减排、环境保护的力度持续加大，氮氧化物的排放标准也会越来越高。为了减少氮氧化物的排放，一方面可以通过改进燃烧技术控制其生成，如冶金炉窑的燃烧技术普遍已经从传统的空气燃烧升级为富氧或者全氧燃烧，以减少高温下氮氧化物的生成；另一方面也要加强烟气净化治理。目前烟气净化脱硝的方法多种多样，也存在诸多问题。因此，研究和开发具有处理效果好、投资及运行费用低、无二次污染的烟气脱硝技术迫在眉睫。
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