氮氧化物污染控制的新技術(shù)綜述 王洋

氮氧化物污染控制的新技術(shù)綜述王洋摘要：隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，其中氮氧化物排放量逐年增加，對人們的生活和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了諸多不便，加強(qiáng)氮氧化物污染控制顯得更加重要。文章對氮氧化物污染現(xiàn)象進(jìn)行概述，分析氮氧化物產(chǎn)生的原因，并提出氮氧化物污染控制的新技術(shù)。關(guān)鍵詞：氮氧化物；污染控制；新技術(shù).、F一、-前言空氣中分子化合物種類繁多，氮氧化物也是常見的一種，從種類上來看，氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮，當(dāng)空氣中的氮氧化物達(dá)到一定含量時，就會形成陰霾，危害人們的身體健康。石油、煤炭等化工燃料在燃燒過程中都會產(chǎn)生氮氧化物，其中工業(yè)燃燒成為氮氧化物的主要來源，也是進(jìn)行污染控制的重中之重。在新的發(fā)展時期，要加大氮氧化物污染的控制，為人們營造健康、和諧的生態(tài)環(huán)境。從氮氧化物控制現(xiàn)狀來看，我國在理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面仍存在較大不足，傳統(tǒng)的污染控制方法是減少氮氧化物的排放量，在污染治理效果上不盡如人意，基于此，研究氮氧化物污染控制新技術(shù)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。氮氧化物定義及現(xiàn)狀氮氧化物具有較強(qiáng)的毒性，對人類的身體健康和大氣產(chǎn)生一定危害。煤炭燃燒過程中會產(chǎn)生大量的氮氧化物，主要包括NO、NO2、N2O3、N2O4、等，其中NO占據(jù)比例最大。NO會形成酸雨、危害環(huán)境，在光化學(xué)反應(yīng)下，NO2會生成一氧化氮和臭氧，危害人們身心健康。從氮氧化物排放情況來看，超過60%來源于煤炭燃燒。隨著我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)化發(fā)展階段，工業(yè)企業(yè)面臨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級，加大了氮氧化物的排放控制力度。在進(jìn)行氮氧化物排放控制時，主要從兩個方面著手。一是研究氮氧化物新技術(shù)，我國關(guān)于氮氧化物排放技術(shù)研究起步較晚，主要用于排放量較低的氮氧化物控制，比如尾端治理，在污染控制效果上達(dá)不到預(yù)期要求。二是控制工業(yè)燃燒中氮氧化物的成本。隨著節(jié)能減排理念的不斷推進(jìn)，污染排放物處理消耗成本較大，很多中小企業(yè)無力承擔(dān)高昂的污染處理費(fèi)用，因此，通過降低氮氧化物污染控制成本也能起到一定效果。氮氧化物的生成機(jī)理作為大氣中常見的污染物，氮氧化物對人們的生產(chǎn)、生活和身心健康有較大影響。煤炭燃燒不充分是氮氧化物的主要來源。在燃燒階段，氮氧化物的來源分為三種，即熱力型、燃燒型和快速型。從比例來看，熱力型氮氧化物約占燃燒的百分之二十，在高溫作用下，空氣中的氮?dú)夂脱鯕鈺纬傻趸?。熱力型氮氧化物受溫度影響較大，從試驗(yàn)情況來看，當(dāng)溫度超過1300C時，熱力型氮氧化物增加較為明顯。在燃燒過程中，一些含有氮氧化物的燃料會發(fā)生分解反應(yīng)，生成相應(yīng)的氮氧化物，燃燒型氮氧化物生成機(jī)理相對復(fù)雜，占據(jù)的比例也較高，這個階段氮氧化物生成時，燃料的結(jié)構(gòu)和種類對此影響不大，主要受到溫度、濃度等方面的影響?？焖傩偷趸镏饕怯捎谌剂现械奶?xì)浠衔镌诟邷刈饔孟律上鄳?yīng)的CH原子團(tuán)，空氣中含有大量的氮?dú)?，原子團(tuán)和氮?dú)獍l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成相應(yīng)的HCN類化合物，在氧氣的作用下會聲場氮氧化物，從比例上來看，氮氧化物總量不多在氧氣濃度較低才會發(fā)生這種反應(yīng)，在生成時對于溫度敏感程度較低。燃料燃燒釋放的氮氧化物一部分來自于燃料本身含有的燃料氮，但相比于煤燃料，生物質(zhì)燃料的燃料氮含量較低。盡管生物質(zhì)燃料中含有的燃料氮含量較少，但是從研究結(jié)果來看，燃料氮質(zhì)量轉(zhuǎn)化比超過百分之七十。作為農(nóng)業(yè)大國，我們每年產(chǎn)生的生物質(zhì)燃料總量較大，主要來自農(nóng)作物秸稈，秸稈類生物質(zhì)燃料氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大，其中玉米秸稈占比最大，將近百分之一。在我國很多地區(qū)，玉米秸稈處理不當(dāng)，很多農(nóng)民采用就地燃燒的方式，造成資源浪費(fèi)的同時污染了大氣環(huán)境。由于生物質(zhì)燃燒可能造成的污染，如何有效控制氮氧化物排放也是我們應(yīng)該重點(diǎn)考慮的問題。氮氧化物污染控制的新技術(shù)3.1提高工業(yè)鍋爐的設(shè)計(jì)水平工業(yè)鍋爐是氮氧化物的重要來源，我國在工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)方面存在較大不足，加強(qiáng)燃煤工業(yè)鍋爐的設(shè)計(jì)對降低氮氧化物的排放有積極作用。強(qiáng)化鍋爐設(shè)計(jì)，從而有效提升鍋爐煤的燃燒率，能夠節(jié)約企業(yè)能源消耗，同時降低污染控制成本，提供企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行鍋爐改造時，主要從改進(jìn)鍋爐的輔助儀器出發(fā)，從而大幅提升鍋爐的運(yùn)行能力，隨著工業(yè)鍋爐燃燒效率的提高，氮氧化物的排放總量減少，對于污染控制有積極作用。3.2煙氣脫硝技術(shù)從原理上來看，煙氣脫硝主要對氮氧化物進(jìn)行再加工，從而形成穩(wěn)定性較強(qiáng)的氮?dú)猓獨(dú)饣瘜W(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，不會輕易與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時不會對大氣造成污染。在具體操作過程中，常見的煙氣脫硝技術(shù)有兩種，即干法和濕法，其中干法主要采用催化還原的原理，具有投資成本低、設(shè)備工藝簡單、脫除氮氧化物效率高等優(yōu)勢，同時在應(yīng)用不會產(chǎn)生廢水和廢棄物，避免造成二次污染。濕法應(yīng)用時，主要采用液體吸收的方式，一氧化氮溶水性較差，在液體吸收時要將一氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化氮，在氧化劑的作用下，二氧化氮可以被水或堿性溶液吸收，達(dá)到煙氣脫硝的目的。3.3再燃燒技術(shù)通過在燃燒技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠明顯降低氮氧化物的生成，在操作時可以將鍋爐進(jìn)行劃分，主要由主燃區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)三個部分組成。在燃燒技術(shù)投資成本不高，可以將氮氧化物排放減少百分之三十。在接近于空氣量的情況下維持鍋爐燃燒，可以減少熱量的損失。燃盡區(qū)將燃料的百分之八十在主燃區(qū)內(nèi)經(jīng)過空氣系數(shù)大于等于1的情況下燃燒，剩余的燃料會經(jīng)過再燃區(qū)，從而將大量的氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓急M區(qū)會通過少量的空氣保證燃料燃盡，增加燃料的使用率。3.4低氮燃燒和尾端治理技術(shù)對氮氧化物防治的重點(diǎn)區(qū)域，當(dāng)?shù)偷紵夹g(shù)不能滿足排放要求時，可以采取尾端治理的技術(shù)，以達(dá)到更高的氮氧化物脫除效率。適用于工業(yè)鍋爐的尾端治理技術(shù)為SNCR，SNCR技不需要催化劑，投資成本較低。該技術(shù)在鍋爐爐膛適當(dāng)位置噴入含氮的還原劑，對溫度和流動的要求較為苛刻，業(yè)鍋爐的爐膛溫度恰好處于SNCR技術(shù)的反應(yīng)窗口內(nèi)，但是氮氧化物的排放仍要重視3.5生物質(zhì)鍋爐控制技術(shù)在生物質(zhì)鍋爐控制技術(shù)的應(yīng)用時，主要分為爐內(nèi)脫硝和煙氣尾部脫硝。爐內(nèi)脫硝也稱低氮燃燒，從流程上看，一是引風(fēng)機(jī)后的煙氣直接引到一次風(fēng)機(jī)入口，該方案一次風(fēng)機(jī)無需改動，再循環(huán)煙氣也不需要抽風(fēng)機(jī)，這種改造方式具有操作簡單、節(jié)能電能的優(yōu)勢，可以降低氮氧化物百分之三十五以上。二是引風(fēng)機(jī)后的煙氣直接引到爐膛一次風(fēng)室和二次風(fēng)室，在操作時，要降低一次風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，在高溫抽風(fēng)機(jī)的配合下，風(fēng)壓和一次風(fēng)機(jī)相對穩(wěn)定。這種改造方式操作復(fù)雜，同時消耗電能較多，可以將氮氧化物的含量降低百分之四十左右。在煙氣再循環(huán)技術(shù)的應(yīng)用時，煙氣的二氧化硫和含水量會出現(xiàn)不同程度的升高，煙氣排放的總量是減少的。結(jié)語總而言之，隨著我國環(huán)境污染問題的加劇，加強(qiáng)大氣污染控制顯得愈發(fā)重要氮氧化物作為大氣的重要污染源，對人們的身心健康和生態(tài)環(huán)境造成了較大威脅其污染控制和新技術(shù)的研究迫在眉睫。通過提升鍋爐設(shè)計(jì)水平、煙氣脫硝技術(shù)、在燃燒技術(shù)、低氮燃燒和尾端治理技術(shù)、生物質(zhì)鍋爐控制技術(shù)等，從而有效控制氮氧化物的排放。參考文獻(xiàn):李剛，徐文亮,麻剛斗.工業(yè)鍋爐氮氧化物污染控制的氨混合優(yōu)選方案J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2018,No.236(02):40-46.劉宇.王凡.朱金偉等.燃煤