氮氧化物的污染和治理

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1、戚飞鸿(南京理工大学，江苏南京210094)摘要：氮氧化物能导致酸雨、雾霾和光化学烟雾等一系列环境问题。燃煤电厂和柴油车尾气是我国氮氧化物的主要来源。针对这2种主要来源，氨选择性催化还原法(NH3一SCR)因其技术相对成熟高效，已成为我国控制氮氧化物的主流技术．关键词：氮氧化物；SCR技术：SNCR技术Abstract：Nitrogenoxidesgreatlycontributetotheformationofacidrain，smogandphotochemicalsmog．Coal-firedpowerplantsanddieselexhaustarethemainsource

2、sofnitrogenoxides．DuetobeingrelativelymaturewithhishNOxremovalefficiency，selectivecatalyticreduction(NH3-SCR)isamainstreamtechnologyforNOxabatement．Keywords：nitrogenoxides；SCR；SNCR1氮氧化物污染概述1．1氮氧化物的危害氮氧化物(NO；)是破坏自然环境和危害人体健康的重要大气污染物之一。目前，人类活动排放的氮氧化物已经严重污染大气环境．进入大气的氮氧化物易氧化，易与挥发性有机物(VOCs)发生一系列化学反应，

3、引发灰霾、酸雨和光化学烟雾等一系列重大环境问题【”。同时氮氧化物对人体及动物具有致毒作用，一氧化氮(NO)进入血液中，因其与血红蛋白亲和力是氧气的数十倍．阻碍氧气的输送，引起肺部病变，危害中枢神经系统121。因此，控制氮氧化物的排放已经迫在眉睫。1．2氮氧化物的来源氮氧化物按其来源可以分为自然源和人为源。自然源的氮氧化物主要是通过闪电、生物硝化和氨基化合物氧化等途径产生．人为源的氮氧化物主要来自煤炭、石油等化石燃料的燃烧13]，主要包括以下三种：(1)热力型氮氧化物(ThermalNOx)是指煤炭、石油等化石燃料在燃烧过程中．空气中的氮气在高温条件下被氧气氧化生成氮氧化物．这是我国排

4、放氮氧化物的主要生成途径。(2)燃料型氮氧化物(FuelNO、)是指煤炭、石油等化石燃料在燃烧过程中．燃料本身的含氮有机物经过热分解后．发生氧化反应生成的氮氧化物。(3)快速型氮氧化物(PromptNOx)是指在碳氢化合物燃烧过程中．燃烧产生的烃(CHi)与周围的氮气生成HCN．而HCN被反应区附近的氧气氧化，快速生成的氮氧化物。其反应过程如下：2CH4+2N2+70f--*2NO+2N02+4H2+2C021．3氮氧化物的排放现状根据全国环境统计公报．2014年我国氮氧化物排放总量为2078万t．其中工业氮氧化物排放量为1404．8万t，机动车氮氧化物排放量为627．8万t．较我国

5、2010年全国排放氮氧化物增加了12．2％。这说明工业排放的氮氧化物与机动车排放的氮氧化物是我国氮氧化物的主要来源．而工业氮氧化物排放量的增加与机动车保有量的增加是导致我国氮氧化物污染加重的主要原因。2氮氧化物的控制技术2．1氮氧化物主要控制技术目前根据氮氧化物的生成机制．控制氮氧化物．j·孟圭材垫垡幽-7-的技术主要分为以下三种【4】：(1)燃烧前控制。即从燃烧源开始控制。尽可能减少煤炭、石油等化石燃料中含氮有机物的含量，从而减少燃料型氮氧化物的生成．这类技术主要表现为煤炭、石油等化石燃料的脱氮技术。(2)燃烧过程中控制。即改造燃烧器的结构，控制燃烧条件．通过对燃烧时高温段温度、停

6、留时间和燃烧空燃比三要素的控制．减少热力型氮氧化物的生成。此类技术主要包括烟气再循环技术、分级燃烧技术等。(3)燃烧后控制。即对烟气中已经产生的氮氧化物进行转化和处理。按照氮氧化物去除机理。燃烧后脱硝技术可以分为湿法烟气脱硝和干法烟气脱硝。湿法烟气脱硝技术是指先用氧化剂(CIO：等)将难溶于水的一氧化氮氧化，再用碱性溶液(氢氧化钠溶液、氨水等)将氧化产物吸收。湿法烟气脱硝的去除效率一般较高．去除率可以达到90％以上．但是由于湿法烟气脱硝需要氧化剂和碱性溶液．运行费用较高．同时容易产生如硝酸盐和亚硝酸盐等二次污染物．所以湿法烟气脱硝技术只适合小型氮氧化物排放源．并不适合火电厂之类的大型

7、氮氧化物排放源。干法烟气脱硝技术是指借助物理化学方法．将氮氧化物吸附或者转化成其他气体(比如N：)．从而达到去除烟气中氮氧化物的目的。干法烟气脱硝技术主要包括选择性催化还原法、选择性非催化还原法等。其中选择性催化还原法(SelectiveCatalyticReduction，SCR)，因其技术成熟、脱硝效率高、实际操作简单和相对性价比高等优点，已成为国内外燃煤电厂脱硝的主流技术。2．2选择性催化还原技术2．2．1选择性催化还原技术概述20世纪60代年代末．