张骊珠
东北轻合金有限责任公司 黑龙江省哈尔滨市150060
摘 要：氮氧化物是主要大气污染物之一，是造成诸多环境污染事件的元凶。本文介绍了锅炉中氮氧化物的生成机理及其危害，并简要介绍了目前市面上主要的锅炉烟气脱硝技术。
关键词：环保、脱硝技术、氮氧化物
0 引 言
氮氧化物是我国大气污染的三个主要污染物之一，其中锅炉一向是污染排放大户，占到总氮氧化物排放的60%以上。2011年我国修订了《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），对氮氧化物的排放提出了更高的要求，同时为了打赢蓝天保卫战的目标，各地也纷纷出台关于锅炉超低排放的要求。我国进入了新一轮的氮氧化物防治的高潮。
1 氮氧化物的危害
氮氧化物（NOX）是指只由氮（N）和氧（O）两张元素组成的化合物，包括一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、一氧化二氮（N2O）、三氧化二氮（N2O3）等，生产中常见的主要为一氧化氮和二氧化氮，并以二氧化氮为主。
1.1 对人体的危害
一氧化氮会与血液中的血红蛋白结合，使血液输氧能力下降，造成缺氧。二氧化氮进入呼吸系统后会引起肺部和支气管疾病。同时一氧化氮和二氧化氮还是1类致癌物，会对细胞分裂和遗传信息产生不良影响。
1.2 对生态的危害
NOX是形成酸雨和光化学烟雾的重要根由物，NOX还会与平流层的臭氧通过反应的循环作用，造成臭氧层空洞。有关资料显示，大气中的臭氧每减少1%，人类的皮肤癌可能就会增加5%。此外NOX对飘尘的生成也有一定的贡献。
2 氮氧化物的生成
锅炉中的NOX生成机理较为复杂，很难像SO2那样由煤的含硫量计算出来。根据燃烧条件和生成途径（1）燃料型NOX不同，生成的NOX分为三类。
燃料型的NOX由燃料中的含氮有机物热分解后氧化产生。除了气体燃料外，固体燃料和液体燃料都存在一定量的含氮有机物。
（2）热力型NOX
热力型NOX是空气中的N2在高温的条件下和O2反应的产物。其生成机理是高温下氧原子撞击氮分子，发生链式反应
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温度对热力型NOX的生成速率有重要作用，当温度在1500℃以下时，热力型NOX的产生量很少，当温度超过1500℃时，每升高100℃，热力型NOX的生成速率会提高6~7倍。
（3）瞬时型NOX
瞬时型NOX的生成量很少，一般占NOX生成总量的5%以下。它的生成机理是先由燃烧产生的烃离子基团撞击空气中的N2，生成中间产物HCN、CN等，中间产物再与活化氧化基反应生成NCO，NCO进一步被氧化成为NO。
3 烟气脱硝技术
烟气脱硝技术经过多年发展，已较为成熟。目前市面上比较常见的有酸吸收法、碱溶液吸收法、选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）、SCR+SNCR组合法、电子束辐照法等，其中在锅炉烟气净化应用最多的仍是SCR、SNCR和SCR+SNCR组合法。
3.1 选择性催化还原法（SCR）
SCR的实质是以氨为还原剂，在一定温度和催化剂的作用下，有选择的将烟气中的NOX还原为N2，脱硝效率可以达到80~90%，目前是烟气脱硝的主流技术。反应式为
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上述反应的最适宜温度为300~400℃，当温度低于300℃时，氨会被大量氧化；当温度高于400℃时，氨的热分解反应会激烈进行。影响反应速率的原因主要为反应温度、NH3/NOX摩尔比、接触时间和催化剂性能。
3.2 选择性非催化还原法（SNCR）
SNCR的原理是将氨或氨基还原剂直接喷入炉膛内900~1100℃的区间，氨基还原剂迅速热分解成NH3，NH3与烟气中的NOX反应生成N2，氨基还原剂通常为尿素。
以氨为还原剂时反应式为
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SNCR系统较为简单，因此比较适合现有的小型锅炉的改造，但是脱硝效率较低，一般不超过60%。由于最佳温度窗口随锅炉的负荷变化而不断变化，温度过高时NH3会被氧化为NO，造成NOX排放超标，温度过低时反应不完全会造成氨逃逸，因此SNCR法中温度的控制至关重要。
3.3 SCR+SNCR组合法
SCR+SNCR组合工艺是利用前端SNCR的逃逸氨作为后端SCR还原剂的二级脱硝工艺，它将SNCR的低成本与SCR的高脱销率有效的结合起来，通常组合工艺的脱硝效率可以达到90%。因为可以使用尿素作为还原剂，所以特别适用于没有条件建设氨站且对NOX排放要求较高的老旧锅炉改造，而且在建设过程中可以采用分步建设，具有投资小效果好的特点。
3.4 其他方法
（1）电子束辐照法。利用高能电子将烟气中的O2和H2O激发为强氧化基团O、OH和HO2，烟气中的NOX被这些强氧化基团氧化成为NO2，再与H2O和NH3反应生成硝铵NH4NO3并加以回收。电子束辐照法技术已较为成熟，目前仍在推广阶段。
（2）碱溶液吸收法。使用碱溶液将NOX吸收生成硝酸盐和亚硝酸盐，碱溶液通常为烧碱、氨水、石灰乳等。碱溶液吸收法具有较多限制条件，目前在锅炉烟气脱硝中难以应用。
（3）液膜法。液膜法由美国能源部开发，使用对NOX有选择性吸收的液体作为液膜。目前技术尚不成熟，仍在探索开发阶段。
3 结语
目前各类脱硝技术都较为成熟，但在建设时应根据实际情况选择最适合的处理工艺，才能用较低的投入获得最好的处理效果。笔者认为脱硝工程是一个系统工程，应从前段减排、过程控制、末端治理多个方面考虑，使用低NOX燃烧器、炉膛低NOX优化，再配合高效脱硝技术，多管齐下，充分发挥多种技术优势，谋求工艺先进、性能可靠、经济合理和环境友好的脱硝技术。
[参 考 文 献]
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