广东化工 2010年第6期· 82 · 第37卷总第206期烟气脱氮技术现状及展望何海明(广东核力工程勘察院，广东广州 510800)[摘 要]氮氧化物是大气主要污染物之一。
近年来，烟气脱氮技术的研究一直是环保领域的新技术前沿研究热点之一。
由燃煤而产生的大量低浓度NOx烟气是导致大气污染、酸雨和光化学烟雾危害严重的主要原因。
研究烟气脱氮具有十分重要的意义。
目前主要的烟气脱氮技术有选择性催化还原法、非催化选择性还原法、等离子体活化法、生物法以及微波法等。
[关键词]氮氧化物；脱氮[中图分类号]X5 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2010)06-0082-01Present Situation and Expectation Technologies of Nitrogen Oxides Removal fromFlue GasHe Haiming(Guangdong Nuclear Force Institute of Engineering Investigation, Guangzhou 510800, China)Abstract: In recent years, the research on nitrogen oxides removal is one of the most popular research in the field of environmental protection. The main reason of the air pollution, acid rain and photochemical smog is volumes of nitrogen oxides in low concentrations which is produced when the coal burning. It will be of great meaning to do the research in nitrogen oxides removal. The main technologies of nitrogen oxides removal includes selective catalytic reduction removal, selective non-catalytic reduction removal, plasma activation removal, biological removal and microwave method removal at the present time.Keywords: nitrogen oxides；removal of nitrogen oxides氮氧化物在大气中主要是以一氧化氮和二氧化氮平衡共存。
氮氧化物会引起多种呼吸道疾病就，是形成光化学烟雾的主要污染物，也是形成酸雨的主要酸性物质之一。
二氧化硫和氮氧化物还能形成无机盐的细颗粒物，加重空气中的细颗粒物污染[1-2]。
中国火电厂锅炉NO x年排放量从1987年的120.7万t～150.6万t 增加到2000年的271.3万t～300.7万t[3]。
因此，NO x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。
近年来，烟气脱氮技术的研究一直是环保领域的新技术前沿研究热点之一。
1 烟气脱氮的方法国内外应用和正在研究开发的一些烟气氮氧化物脱除技术，其中包括选择性催化还原法[4]、非催化选择性还原法、等离子体活化法、生物法以及微波法[5]等。
目前应用较多的是选择性催化还原法，电子束或电晕放电法成本较高，生物法、微波法等正处于试验阶段，前景较广阔。
1.1 选择性催化还原法(SCR)选择性催化还原(SCR)是最早实现工业化应用的氮氧化物脱除技术，其过程要求严格控制NH3/NO比率。
SCR脱氮原理是利用NH3和催化剂(铁、钒、铬、钴或钼等碱金属)在温度为200～450 ℃时将NO x还原为N2。
NH3具有选择性，只与NO x发生反应，基本上不与O2反应，所以称为选择性催化还原脱氮。
选择性催化还原(SCR)是最早实现工业化应用的氮氧化物脱除技术，其过程要求严格控制NH3/NO比率。
SCR技术的脱氮率能达到90 %以上。
目前该技术已在日本、德国、北欧等国家的燃煤电厂广泛应用目前已达500余家(包括发电厂和其他工业部门)[6]。
德国于20世纪80年代引进SCR技术，并规定发电量50 MW以上的电厂必须配备SCR系统，其火力发电厂的烟气脱氮装置中SCR大约占95 %[7]。
1.2 非选择性催化还原法(SNCR)与SCR法相比，SNCR法除不用催化剂外，基本原理和化学反应基本相同。
SNCR法通过在烟道气中产生的氨自由基与NO x反应，以去除NO x。
因没有催化剂作用，反应所需温度较高(900～1200 ℃)，温度控制是关键，以免氨被氧化成氮氧化物。
该法的优点是不需催化剂，投资较SCR法小(投资费用15美元/Kw)。
但氨液消耗量大，NO x的脱除率也不高。
日本部分电厂采用了SNCR法。
但目前大部分锅炉都不采用此法，主要原因是：效率不高、反应剂和运载介质的消耗量大、氨的泄漏量大及生成的(NH4)2SO4和NH4HSO4会腐蚀和堵塞设备[3,8-9]。
1.3 等离子体活化法等离子体活化法的原理主要是利用高能辐射激发烟气的各种气体分子，使之产生自由电子和活性基团，从而与SO2及NO反应达到脱硫脱氮目的。
根据高能电子的来源可分为电子束法(EBDC)[10]和脉冲电晕等离子法(PPCP)[11]。
电子束或电晕放电法的原理是在烟气中加入少量氨气，水蒸气或甲烷气再利用电子加速器或电晕放电产生的高能电子流，直接照射待处理的气体，通过高能电子与气体中的氧分子及水分子碰撞，使之离解、电离，形成非平衡等离子体，其中所产生的大量活性粒子与污染物进行反应，使之氧化去除。
电子束法已达中试阶段，脱氮率达75 %左右[12]。
高能电子产生等离子体工艺是工业烟气中去除NO x有效的方法之一。
其优点是不产生废水，回收副产物NH4NO3可作氮肥加以利用，能同时脱除SO2和NO x，且具有较高的脱除率。
但电子束照射法存在能量利用率低、价格昂贵、设备结构复杂，占地面积大等缺点。
1.4 吸收法传统的液体吸收、吸附脱氮技术工艺过程简单，投资较少，虽然存在不少的问题，但通过处理手段和操作工艺的不断完善，必将焕发出新的生命力。
吸收法净化废气中NO x，依所选用吸收剂不同，可以分为水吸收法、酸吸收法、碱液吸收法等多种，但目前都仅限于处理气体量小的企业。
1.4.1 水吸收法当NO x主要以NO2形式存在时，可以用水作吸收剂，水和NO2反应生成硝酸和亚硝酸。
为了高效脱除NO2，需要较长的停留时间使NO氧化成NO2。
1.4.2 酸吸收法浓硫酸和稀硝酸都可用来吸收含NO x尾气。
用浓硫酸吸收NO2时生成亚硝基硫酸。
稀硝酸吸收NO x的原理是利用其在稀硝酸中有较高的溶解度而进行物理吸收。
该方法常用来净化硝酸厂尾气，净化率可达90 %。
1.4.3 碱性溶液吸收法用碱溶液，例如通常采用30 %的NaOH溶液或10 %～15 %的Na2CO3溶液作吸收剂净化含NO x尾气，一般情况下会获得较好的净化效果。
(下转第285页)[收稿日期] 2010-03-22[作者简介]何海明(1982-)，男，广东鹤山人，本科，助理工程师，主要从事环境影响评价工作。
2010年第6期广东化工第37卷总第206期 · 285 ·(上接第81页)4 总结硫酸法烷基化历史悠久，技术成熟可靠，对原料适应性、能耗均由于固体酸烷基化，缺点只是需上配套废酸处理装置，固体酸烷基化是烷基化工艺发展方向，该工艺取代硫酸法是出于减小腐蚀性，从而降低设备材质，消除废酸、废碱，减少环境危害，其烷基化油与硫酸法相当，从产品质量上的观点看并无优势。
另外，固体酸烷基化对原料质量要求高，需注意以下几个问题：(1)在烷基化的反应中，使用催化原料不同，催化剂的选择性也不同。
硫酸对丁烯-1和丁烯-2具有相同的选择性，而氢氟酸对丁烯-2的选择好于丁烯-1，固体酸对各类烯烃的选择性与氢氟酸一样，但同时要注意减少二烯烃含量，对于惠州炼油项目如采用固体酸烷基化应对上油装置提出严格的硫、氧、氮、二烯烃等指标。
当然，减少二烯烃对硫酸法来说也有好处。
(2)在烷基化油的反应中，生成烷基化油的反应对烯烃为一级反应，生成聚合物反应为二级反应，为提高选择性，在反应中要维持高的烷烯比。
(3)大分子的缩合物是不可避免的，固体酸烷基化采用加氢分解、溶解的方法，在催化剂的反应和再生流程结合中，如何减少催化剂的流失，降低对分馏系统的影响，尤其是UOP公司的流化床，目前缺少工业化经验，对降低操作费用和长期运行产生不利影响。
固体酸烷基化物工业化装置运行，缺少工程建设经验，存在一定风险，催化剂是其专利产品，需长期依赖进口。
参考文献[1]张德义，含硫原油加工技术[M]．第1版，北京：中国石化出版社，2003．[2]林世雄，石油炼制工程[M]．第2版，北京：石油工业出版社，1988．(本文文献格式：曹祥．硫酸法烷基化与固体酸烷基化工艺比较[J]．广东化工，2010，37(6)：80-81)(上接第82页)1.5 微生物法其净化机理是：适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下，利用NO x作为氮源，将NO x还原为最基本无害的氮气，而脱氮菌本身获得生长繁殖。
其中NO2先溶于水中形成NO3-及NO2-，然后被微生物还原为氮气，烟气中的NO则直接被吸附在微生物表面还原为氮气。
研究结果表明，生物净化效率可达99 %[13]。
但微生物法目前还处于实验阶段，存在着明显的缺点，例如填料塔的空塔气速、烟气温度、反硝化菌的培养、细菌的生长速度和填料的堵塞等等问题都有待于解决，它的实际应用取决于工艺的不断完善。
国内也开展了相关的研究工作，如近两年报道的将城市生活污水处理厂活性污泥中的硝化细菌培养、挂膜到填料塔中，进行模拟废气脱除NO x的实验。
国外也有少量文献报道，其中有代表性的工作如K.H.Lee等人做过的悬浮生殖系统与美国爱德荷国家工程实验室开发的用脱氮菌还原烟道气中NO x的工艺[14-15]。
该技术正越来越受到人们的重视，有待全面发展。
1.6微波法微波脱氮法是采用易吸收微波的活性炭作为吸附剂兼还原剂，不需要任何催化剂即可将污染物分解为无公害物质，不存在二次污染，装置简单，投资成本低，使用寿命长，不存在催化剂失活或中毒等问题。
但该方法目前仍在试验阶段。
废气中除SO2和NOx外，还有大量的N2，H2O，CO2和O2，这些物质能被5～20 eV之间的电子能电离和激发，形成活性基。