煙氣脫硝技術(shù)研究

文/丁雙根

煙氣脫硝技術(shù)概述

理論上而言，煙氣脫硝技術(shù)與NO有著密切的關(guān)系，比如其氧化、還原及吸附的特性直接影響著技術(shù)應(yīng)用的效果。由于反應(yīng)介質(zhì)的狀態(tài)存在著區(qū)別，所以一般將脫硝方法分為液相反應(yīng)法、氣相反應(yīng)法。其中，液相反應(yīng)法還有一個(gè)名稱，即濕法。它的工作原理如下：利用氧化劑將NO先氧化成NO2，然后通過液體進(jìn)行吸收。后者又被稱為干法，它的工作方式與前者相比，存在著較大的差異，具體為：在氣相中，通過還原劑，或者高能電子束等方式，對NOx進(jìn)行還原。其最終目的是將這些煙氣加以利用，最后轉(zhuǎn)變成無污染的N2或硝酸鹽，這對于環(huán)境保護(hù)是十分有益。在這個(gè)過程中，選擇性催化還原法、電子束法等都是較為常見的方法。目前，我國的絕大多數(shù)工程中，干法脫硝技術(shù)是工業(yè)應(yīng)用中發(fā)展前景最好的一項(xiàng)技術(shù)。

煙氣脫硝新技術(shù)

依據(jù)國內(nèi)外研究的情況，可以得出一個(gè)結(jié)論：已實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的脫硝技術(shù)都存在著一個(gè)共性，即：設(shè)備要求高、耗能大、脫硝成本較高、污染相對嚴(yán)重。鑒于以上情況的產(chǎn)生，本文探討了煙氣脫硝的新技術(shù)，以克服這些缺點(diǎn)。

微生物脫硝法

根據(jù)實(shí)際情況可以發(fā)現(xiàn)，微生物凈化煙氣的原理相對復(fù)雜，但是取得的效果是相對理想的。這種技術(shù)的應(yīng)用是針對脫氮菌在有外加碳源的情況，其將NOx作為氮源，接著對它進(jìn)行還原。由于此階段的工作難以在氣相中完成，所以，在NOx從氣相進(jìn)入濾塔填料表面的生物膜后，將會慢慢擴(kuò)散并且進(jìn)入到微生物組織。它是微生物代謝過程中必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)，在固相或液相中將會通過微生物被還原?，F(xiàn)在，根據(jù)國內(nèi)的相關(guān)記錄可以發(fā)現(xiàn)，其針對的是NOx中不易溶于水的NO，一般在實(shí)際過程中將其分為硝化處理、反硝化處理及真菌處理。

采用這種技術(shù)，不僅能夠降低投資成本，還能有效地減小對環(huán)境造成的影響。但是，國內(nèi)外微生物脫硝技術(shù)正處于初步發(fā)展階段。究其原因，首先，主要是因?yàn)闆]有深入對脫氮微生物進(jìn)行基礎(chǔ)研究，導(dǎo)致工業(yè)放大存在著技術(shù)性難題；其次，工用煙氣的氣量比較大并且煙氣中的NO幾乎是不能與水相溶的，所以轉(zhuǎn)化工作存在著許多問題。除此之外，微生物的吸附能力不強(qiáng)，使得凈化的實(shí)際效果不明顯。所以，為促進(jìn)微生物脫硝技術(shù)的發(fā)展，其中一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容就是做好高效廉價(jià)吸附還原NOx的功能菌的選育，以及對工業(yè)放大技術(shù)的探討。

微波脫硝法

隨著微波電子工業(yè)不斷發(fā)展，微波脫硝技術(shù)是當(dāng)今最先進(jìn)的煙氣脫硝技術(shù)之一。其中，國內(nèi)外將大部分精力集中在微波輔助NOX催化分解，以及微波脫硝技術(shù)與別的技術(shù)聯(lián)用的兩方面，并且已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。

微波輔助催化分解技術(shù)是煙氣脫硝技術(shù)的另一種形式。其主要是通過微波誘導(dǎo)活性炭、沸石等催化劑，將NOx分解成其他物質(zhì)，同時(shí)在此過程中能夠?qū)е翹O分解反應(yīng)，溫度不斷下降。國外的一些學(xué)者對微波作用下的炭質(zhì)原料還原NOx法進(jìn)行了研究，并且有了新的發(fā)現(xiàn)：NO的分解在低于420e時(shí)就能進(jìn)行，炭的表面積由最初的2.10m2/g上升到700-800m2/g，這使得其對NOx的吸附作用不斷增強(qiáng)。經(jīng)過專家們的努力，研究工作取得了突破性進(jìn)展。隨著微波功率增大，反應(yīng)效率和反應(yīng)溫度也會不斷上升。與此同時(shí)，在這個(gè)階段不能忽視催化劑量對反應(yīng)效率的影響。一些可靠的數(shù)據(jù)證明：微波直接分解NO的效率可達(dá)88%，添加甲烷能夠?qū)O的分解率提高、減少脫硝過程中產(chǎn)生的能耗，使Co/HZSM-5、Ni/HZSM-5反應(yīng)溫度分別降低200e、325e，NO脫除率達(dá)100%。

現(xiàn)今，最為普遍的是以低NOX燃燒控制氮氧化物的排放，但由于燃燒完后煙氣脫硝技術(shù)屬于我國研究的一個(gè)嶄新的領(lǐng)域，應(yīng)用相對較小。

液膜法

這是美國能源部最新開發(fā)的一種脫硝技術(shù)，科技含量較高。它的工作原理是利用液體對氣體的選擇性吸收性，將低濃度的氣體收集在液相中。進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)，不僅僅需要注意凈化煙氣液膜的選擇性，另外，還必須重視液膜對氣體的滲透性。相關(guān)資料顯示，25e時(shí)，純水的滲透性最佳；接下來依次是NaHSO4、NaHSO3的水溶液。

總結(jié)及展望

目前，世界環(huán)境污染嚴(yán)重，為進(jìn)一步減少環(huán)境污染，我國制定了相關(guān)的保護(hù)措施，對氮氧化物排放進(jìn)行嚴(yán)格控制，以減少氮氧化物污染?，F(xiàn)今，最為普遍的是以低NOX燃燒控制氮氧化物的排放，但由于燃燒完后煙氣脫硝技術(shù)屬于我國研究的一個(gè)嶄新的領(lǐng)域，應(yīng)用相對較小，本文就以上情況，提出探討和改善意見。建議如下。

（1）對于SCR、SNCR等國外已成功工業(yè)化的脫硝技術(shù)，可以通過技術(shù)引進(jìn)、或者交流協(xié)作的方式，擴(kuò)大其在我國的應(yīng)用范圍；除此之外，國內(nèi)必須對煙氣脫銷的重點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行把握，比如高效廉價(jià)的SCR催化劑、輻射屏蔽設(shè)備等的研發(fā)，最后使我國生產(chǎn)出屬于自己國家的機(jī)器，降低整個(gè)技術(shù)應(yīng)用的成本。

（2）應(yīng)加強(qiáng)微生物、微波、液膜和脈沖電暈等脫硝新技術(shù)的基礎(chǔ)和工業(yè)化放大研究，并加強(qiáng)它們同已工業(yè)化的SCR、SNCR等工藝的聯(lián)用技術(shù)開發(fā)，形成若干擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、適合我國國情的脫硝新工藝、新技術(shù)，力爭有所突破，使我國在煙氣脫硝市場上占領(lǐng)一席之地。