[摘 要] 文章介绍了近年来国内外火电厂应用的一些主要的燃煤烟气脱硝技术，并对这些技术的优缺点作了比较和评述。
[关键词] 大气污染 烟气脱硝 氮氧化物
1、前言
我国是以燃煤为主的发展中国家，其能源构成以煤炭为主，消耗量占一次能源消费量的75%左右。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，特别是燃煤烟气中的氮氧化物（NOX），是大气污染的主要污染物之一。
氮氧化物包括多种化合物。除二氧化氮以外，其它氮氧化物均极不稳定，遇光、湿或热，变成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又变为二氧化氮。造成大气污染的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮，环境学中所说的氮氧化物一般是两者的总称。由其引起的环境问题以及对人体健康的危害可以归纳为以下几个方面：（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）氮氧化物与空气中的水结合，最终转化成硝酸和硝酸盐，硝酸是酸雨的成因之一；（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。
2、我国对氮氧化物的控制政策
国外对氮氧化物进行严格控制已经有近20年的历史。我国对火电厂产生的大气污染物的控制长期以来主要集中在二氧化硫上，对氮氧化物的实质控制尚处于起步阶段，我国《大气污染防治法》第30条第4款规定：“新建、扩建火电厂和其他大中型企业应当对燃料燃烧过程中产生的氮氧化物采取控制措施”。
国务院颁发的《国家环境保护“十一五”规划》中第二篇“削减二氧化硫排放量，防治大气污染”第三节“加强工业废气污染防治”中明确规定：“继续开展氮氧化物控制研究，加快氮氧化物控制技术开发与示范，将氮氧化物纳入污染源监测和统计范围，为实施总量控制创造条件”。
1996年出台了《环境空气质量标准》（GB3095－1996），经2000年修订后，标准中对大气中的NO2的浓度限值做了明确的规定。2003年颁布的《火电厂大气污染物排放标准》首次规定了火电厂氮氧化物的排放限值。新出台的《排污费征收使用管理条例》规定，氮氧化物自2004年7月1日起按0.6元/污染当量收费，征收标准与二氧化硫相同。
3、脱硝技术
火电厂通常通过两种方式来降低NOx排放量：
⑴使用低氮燃烧器来降低燃煤过程中产生的NOx。低氮燃烧器是通过改变燃煤过程中不同的风煤比例，产生两种不同的燃烧状况：煤比例高时为富燃料燃烧，空气比例高时为富氧燃烧。厂燃煤过程中通过这样的调节既可以使燃烧的火焰更长而温度较低，从而降低了燃煤过程中的温度，减少了电厂燃煤装置中的热力型NOx的排放；又可以在风煤比例中煤比例较高的燃烧区域形成还原气氛，使燃料型NOx的产生得以减少。低NOx燃烧器在电厂燃煤工艺中可降低百分之四十到六十的NOx排放量。
⑵烟气脱硝技术
4、烟气脱硝技术
燃煤烟气脱氮称为烟气脱硝，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。 国内外主要烟气脱硝技术特点如下表：
前面介绍的多种烟气脱硝方法中只有SCR法和SNCR法在大型燃煤电厂获得商业应用。其中SCR法在全球范围内有数百台的成功应用业绩和十几年的运行经验，日本和德国95%的烟气脱硝装置采用SCR技术，由于该方法技术成熟、脱硝率高、几乎无二次污染应是国内烟气脱硝引进、消化的重点。下文我们着重介绍这两种脱硝方法。
4.1选择性催化还原（SCR）脱硝
SCR（Selective Catalytic Reduction）是由美国Eegelhard公司发明并于1959年申请了专利，而日本率先在20世纪70年代对该方法实现了工业化。SCR脱硝原理是利用NH3和催化剂（铁、钒、铬、钴或钼等碱金属）在温度为200~450℃时将NOX还原为N2。NH3具有选择性，只与NOX发生反应，基本上不与O2反应，所以称为选择性催化还原脱硝。
SCR法中催化剂的选取是关键。对催化剂的要求是活性高、寿命长、经济性好和不产生二次污染。在以氨为还原剂来还原NOX时，虽然过程容易进行，铜、铁、铬、锰等非贵金属都可起有效的催化作用，但因烟气中含有SO2、尘粒和水雾，对催化反应和催化剂均不利，故采用SCR法必须首先进行烟气除尘和脱硫，或者是选用不易受肮脏烟气污染影响的催化剂；同时要使催化剂具有一定的活性，还必须有较高的烟气温度。通常是采用二氧化钛为基体的碱金属催化剂，最佳反应温度为300~400℃。
该法的优点是：由于使用了催化剂，故反应温度较低；净化率高，选择性催化还原（SCR）技术脱销效率可高达90%。；工艺设备紧凑，运行可靠；还原后的氮气放空，无二次污染。
但也存在一些明显的缺点：烟气成分复杂，某些污染物可使催化剂中毒；高分散的粉尘微粒可覆盖催化剂的表面，使其活性下降；系统中存在一些未反应的NH3和烟气中的SO2作用，生成易腐蚀和堵塞设备的（NH4）2SO4和NH4HSO4，同时还会降低氨的利用率；投资与运行费用（投资费用80美元/千瓦）较高。
4.2非选择性催化还原（SNCR）脱硝
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NOX反应，以去除NOX。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/千瓦）。但氨液消耗量大，NOX的脱除率也不高。日本的松岛火电厂的1~4号燃油锅炉、四日市火电厂的两台锅炉、知多火电厂350MW的2号机组和横须火电厂350MW的2号机组都采用了SNCR法。但目前大部分锅炉都不采用此法，主要原因是：（1）效率不高；（2）反应剂和运载介质（空气）的消耗量大；（3）氨的泄漏量大；（4）生成的（NH4）2SO4和NH4HSO4会腐蚀和堵塞设备。
吸附法的优点是：去除率高，无需消耗化学物质，设备简单，操作方便。缺点是：吸附剂吸附容量小，且需再生处理；设备费用较高，能耗较大。它仅适用于处理含NOX浓度较低的废气。
5、结束语
氮氧化物是大气主要污染物之一，也是大气污染治理和环境保护的重点和难点。虽然，国内外已研究开发了各种各样的烟气脱硝工艺，各有特色，并取得了一定成果。但都存在一个共同问题：投资大、原料消耗高、操作费用高。因此，开发高效、低投入、资源化、无二次污染是今后NOX防治技术的发展主流，既要注重环境效益又要考虑经济效益。
参 考 文 献
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