燃煤烟气脱硝技术的应用与发展

空气净化技术:我国是以燃煤为主的发展中国家，其构成以煤炭为主，消耗量占一次消费量的76%左右[1]。随着经济的快速发展，煤耗的增加，燃煤造成的大气污染日趋严重，特别是燃煤中的氮氧化物（NOx），是大气污染的主要污染物之一。
NOx 是NO、NO2 、N2O、N2O4、N2O5等物质的总称，由其引起的环境问题以及对人体的危害可以归纳为以下几个方面[2]：（1）NOx对人体的致毒作用，尤其是二氧化氮，可以引起支气管和肺气肿等呼吸系统疾病；（2）NOx对植物具有损害作用；（3）NOx是形成酸雨、酸雾的主要污染物；（4）NOx与碳氢化合物共同作用可形成光化学烟雾；（5）NOx参与臭氧层的破坏。因此，NOx对大气的污染已成为一个不容忽视的重要问题，控制和治理氮氧化物污染已迫在眉睫。燃煤脱氮称为脱硝，脱硝是控制NOx污染的一个重要途径。近年来国内外研究开发了一系列燃煤烟气脱硝技术，并取得了一定成果。
2 烟气脱硝技术[3]
烟气脱硝技术按治理工艺可分为湿法脱硝和干法脱硝。湿法脱硝包括：酸吸收法、碱吸收法、氧化吸收法、络盐吸收法等；干法脱硝包括：选择性催化还原法、非选择性催化还原法、吸附法、等离子体活化法等。此外，近十几年来国内外一些科研人员还开发了用微生物来处理含NOx，成为研究的热点。
2 .1 湿法烟气脱硝技术
湿法烟气脱硝是利用液体吸收剂将NOx溶解的原理来净化燃煤烟气，其最大的障碍是NO很难溶于水，往往要求将NO首先氧化为NO2 。为此一般先将NO通过与氧化剂O3 、ClO2 或KMnO4反应，氧化生成NO2 ，然后NO2 被水或碱性溶液吸收，实现烟气脱硝。
湿法脱硝技术优点是脱硝效率较高。因吸收剂种类较多，来源广泛，适应性强；能以硝酸盐等形式NOx，可达到综合利用的目的。但其技术比较复杂，设备容量大不易建造，成本较高，而且易造成溶液的二次污染。
2.1.1稀硝酸吸收法
由于NO和NO2 在硝酸中的溶解度比在水中大得多（例如NO在12%硝酸中的溶解度比在水中的溶解度大12倍），故采用稀硝酸吸收法以提高氮氧化物的去除率的技术得到广泛应用。随着硝酸浓度的增加，其吸收效率显著提高，但考虑工业实际应用及成本等因素，实际操作中所用的硝酸浓度一般控制在15%~20%的范围内。稀硝酸吸收NOx的效率除了与本身的浓度有关外，还与吸收温度和压力有关，低温高压有利于NOx吸收。实际操作中的温度一般控制在10℃～20℃，压力为高压[4]。
2.1.2 碱性溶液吸收法
该法是采用NaOH、KOH、Na2CO3、NH3•H2O等碱性溶液作为吸收剂对 NOx进行化学吸收。其中氨（NH3•H2O）的吸收率最高。为进一步提高对NOx的吸收效率，又开发了氨-碱溶液两级吸收：首先氨与NOx和水蒸气进行完全其气相反应，生成硝酸铵和亚硝酸铵白烟雾；然后用碱性溶液进一步吸收未反应的NOx，生成硝酸盐和亚硝酸盐，NH4NO3、NH4NO2 也将溶解于碱性溶液之中。吸收液经多次循环，碱液耗尽之后，将含有硝酸盐和亚硝酸盐的溶液浓缩结晶，可作肥料使用。