氮氧化物脱除技术

常用的氮氧化物脱除技术

氮氧化物（NOx）污染日益受到关注，特别是自2013全国大范围雾霾天气持续出现的情况发生之后，随着《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）的发布，以及重点区域特别排放限值的执行，尤其是《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》（国发〔2013〕37号）发布之后，对氮氧化物排放控制的关注度空前高涨。目前，用于氮氧化物脱除的技术主要有：

选择性非催化还原技术（SNCR）

选择性非催化还原技术即工业应用领域常说的SNCR技术，英文名为：Selective Non-catalytic Reduction，SNCR 工艺最初由美国 Exxon 公司发明并于1974 年在日本成功投入工业应用。该方法原理是在高温（900~1 100 ℃）和没有催化剂的情况下，向烟气中喷氨气或尿素等含有 NH3基的还原剂，选择性地将烟气中的 NOx还原为 N2和 H2O，脱硝效率为25%～50%。目前在国内为满足日益提高的氮氧化物排放标准，主要应用于老锅炉炉内脱硝过程，改造成本较低，对场地要求低，但脱除效果相对较差。

选择性催化还原技术（SCR）

选择性催化还原技术即常说的SCR技术，英文名为Selective Catalytic Reduction。SCR 法早在 20 世纪 70 年代即在日本实现产业化，在日本、美国、欧洲等得到广泛应用，目前我国已配备烟气脱硝工艺的电厂中 SCR 工艺占 96%。SCR脱硝技术是在含氧气氛下及催化剂存在时,以氨、尿素或碳氢化合物等作为还原剂,将烟气中NOx还原为N2和水;在反应温度为300~450℃时,脱硝效率可达70%~90%，SCR技术目前已成为世界上应用最多、最有成效的一种烟气脱硝技术。SCR技术反应温度较低,净化率高,技术成熟,运行可靠,二次污染小;但工艺设备投资大,所用催化剂价格昂贵。随着烟气中NOx排放标准的逐步提高，目前新建的工业锅炉项目大多采用SCR技术，国内高校、研究机构和环保公司在NOx脱除用催化剂的研究开展较早，已有相对成熟的催化剂产品投入使用。

SCR系统的催化剂主要分为三种：

1）Pt-Rh 和 Pd 等贵金属类催化剂，通常以 Al2O3为载体，活性较高且反应温度较低。

2）金属氧化物类催化剂，主要包括V2O5、Fe2O3、CuO、CrOx、MnO、MgO、MoO3等金属氧化物或其联合作用的混合物，通常以 TiO2，Al2O3、ZrO2、SiO2、活性炭等作为载体，这些载体具有比表面积大的微孔结构，在 SCR 反应中活性极小。

3）沸石分子筛型催化剂，主要是采用离子交换方法制成的金属离子交换型沸石。

液体吸收法

液体吸收法可分为:水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化吸收法、还原吸收法、络合吸收法。一般认为湿法脱硝只适合处理少量烟气排放,而且用水量大并有水污染,因此过去在燃煤锅炉上较少被采用。其中只有络合吸收法比较适合于燃煤烟气脱NOx,液相络合吸收法利用液相络合剂直接同NO反应,NO生成的络合物在加热时又重新放出NO,从而使NO能富集回收。

SNCR-SCR混合法

SNCR-SCR混合烟气脱硝技术是结合了 SNCR经济、SCR 高效的特点而发展起来的一种新型技术工艺。与 SNCR 和 SCR 工艺相比而言，这种混合工艺具有以下优点：脱硝效率高、催化剂用量少、反应塔体积小、空间适应性强、脱硝系统阻力小、SO2/SO3氧化率较低、对下游设备腐蚀相对较小、省去 SCR 旁路、催化剂的回收处理量少等。

目前应用较少的烟气NOx脱除技术

电子束（EBA）

EBA法是 20 世纪 70 年代发展起来的一种可同时脱硫脱硝的方法，脱硫率可达 90%以上，脱硝率可达80%以上。其基本原理是：电子束中的高能电子或放电产生的高能电子与烟气中的气体分子碰撞产生活性自由基(•O、O3、•OH、HO2•等)，将 NOx氧化，再与通入烟气中的 NH3(吸收剂)反应，生成 NH4NO3等固体颗粒物，在反应器出口收集硝酸铵，烟气则直接排放。

微波法

微波法利用微波(MW)诱导环境中的化学吸附反应,波的大部分能量集中在吸附敏化剂材料表面,吸附材料表面容易达到较高的温度,加上波的作用,使SO2和NOX还原出S和N2,S被回收,O2、N2经烟道排放。目前国内外该方面的研究主要集中在微波辅助NOX催化分解技术和微波脱硝与其它技术联合使用两个方面。

脉冲电晕法（PPCP）

脉冲电晕法(PPCP)是 20 世纪 80 年代提出的一种脱硝方法，通过在直流高电压上叠加脉冲电压形成超高压脉冲放电，需处理的烟气在极短时间内被瞬间激活，自由能猛增成为活化分子，化学键断裂，生成新的单一原子气体或单质固体微粒，从而实现烟气的净化。该法具有显著的脱硫、脱氮效果，去除率均可达到 80%以上，还可同时脱除烟气中的重金属，除尘效果亦优于直流电晕方式的传统静电除尘技术，有望成为一种脱硫、脱氮、除尘一体化的新工艺，已成为国内外研究热点，目前正处于工业性试验阶段。

光催化氧化法 =

光催化技术是近几年发展起来的一项空气净化技术，具有反应条件温和、能耗低、二次污染少等优点。其基本原理是 TiO2受光辐射后产生空穴，夺取NOx体系中电子后使其被活化、氧化，最终生成 NO3-。温度、NOx初始浓度对光催化氧化法净化效果影响较大，此外反应过程中有害中间产物的控制也是该法需要着重关注的问题。

微生物法

微生物净化NOX是适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下,利用NOX作为氮源,将NOX还原成无害的N2,而脱氮菌体本身获得生长繁殖。其中NO2先溶于水中形成NO3-及NO2-,再被生物还原为N2,而NO则是被吸附在微生物表面后直接被生物还原为N2。