氮氧化物污染控制的新技术综述 王洋

氮氧化物污染控制的新技术综述王洋摘要：随着我国工业化进程的不断推进，环境污染问题越来越严重，其中氮氧化物排放量逐年增加，对人们的生活和生态环境产生了诸多不便，加强氮氧化物污染控制显得更加重要。文章对氮氧化物污染现象进行概述，分析氮氧化物产生的原因，并提出氮氧化物污染控制的新技术。关键词：氮氧化物；污染控制；新技术.、F一、-前言空气中分子化合物种类繁多，氮氧化物也是常见的一种，从种类上来看，氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮，当空气中的氮氧化物达到一定含量时，就会形成阴霾，危害人们的身体健康。石油、煤炭等化工燃料在燃烧过程中都会产生氮氧化物，其中工业燃烧成为氮氧化物的主要来源，也是进行污染控制的重中之重。在新的发展时期，要加大氮氧化物污染的控制，为人们营造健康、和谐的生态环境。从氮氧化物控制现状来看，我国在理论基础和实践经验方面仍存在较大不足，传统的污染控制方法是减少氮氧化物的排放量，在污染治理效果上不尽如人意，基于此，研究氮氧化物污染控制新技术具有非常重要的现实意义。氮氧化物定义及现状氮氧化物具有较强的毒性，对人类的身体健康和大气产生一定危害。煤炭燃烧过程中会产生大量的氮氧化物，主要包括NO、NO2、N2O3、N2O4、等，其中NO占据比例最大。NO会形成酸雨、危害环境，在光化学反应下，NO2会生成一氧化氮和臭氧，危害人们身心健康。从氮氧化物排放情况来看，超过60%来源于煤炭燃烧。随着我国经济进入新常态化发展阶段，工业企业面临结构转型和产业升级，加大了氮氧化物的排放控制力度。在进行氮氧化物排放控制时，主要从两个方面着手。一是研究氮氧化物新技术，我国关于氮氧化物排放技术研究起步较晚，主要用于排放量较低的氮氧化物控制，比如尾端治理，在污染控制效果上达不到预期要求。二是控制工业燃烧中氮氧化物的成本。随着节能减排理念的不断推进，污染排放物处理消耗成本较大，很多中小企业无力承担高昂的污染处理费用，因此，通过降低氮氧化物污染控制成本也能起到一定效果。氮氧化物的生成机理作为大气中常见的污染物，氮氧化物对人们的生产、生活和身心健康有较大影响。煤炭燃烧不充分是氮氧化物的主要来源。在燃烧阶段，氮氧化物的来源分为三种，即热力型、燃烧型和快速型。从比例来看，热力型氮氧化物约占燃烧的百分之二十，在高温作用下，空气中的氮气和氧气会形成氮氧化物。热力型氮氧化物受温度影响较大，从试验情况来看，当温度超过1300C时，热力型氮氧化物增加较为明显。在燃烧过程中，一些含有氮氧化物的燃料会发生分解反应，生成相应的氮氧化物，燃烧型氮氧化物生成机理相对复杂，占据的比例也较高，这个阶段氮氧化物生成时，燃料的结构和种类对此影响不大，主要受到温度、浓度等方面的影响。快速型氮氧化物主要是由于燃料中的碳氢化合物在高温作用下生成相应的CH原子团，空气中含有大量的氮气，原子团和氮气发生化学反应，生成相应的HCN类化合物，在氧气的作用下会声场氮氧化物，从比例上来看，氮氧化物总量不多在氧气浓度较低才会发生这种反应，在生成时对于温度敏感程度较低。燃料燃烧释放的氮氧化物一部分来自于燃料本身含有的燃料氮，但相比于煤燃料，生物质燃料的燃料氮含量较低。尽管生物质燃料中含有的燃料氮含量较少，但是从研究结果来看，燃料氮质量转化比超过百分之七十。作为农业大国，我们每年产生的生物质燃料总量较大，主要来自农作物秸秆，秸秆类生物质燃料氮质量分数较大，其中玉米秸秆占比最大，将近百分之一。在我国很多地区，玉米秸秆处理不当，很多农民采用就地燃烧的方式，造成资源浪费的同时污染了大气环境。由于生物质燃烧可能造成的污染，如何有效控制氮氧化物排放也是我们应该重点考虑的问题。氮氧化物污染控制的新技术3.1提高工业锅炉的设计水平工业锅炉是氮氧化物的重要来源，我国在工业锅炉设计方面存在较大不足，加强燃煤工业锅炉的设计对降低氮氧化物的排放有积极作用。强化锅炉设计，从而有效提升锅炉煤的燃烧率，能够节约企业能源消耗，同时降低污染控制成本，提供企业经济效益。在进行锅炉改造时，主要从改进锅炉的辅助仪器出发，从而大幅提升锅炉的运行能力，随着工业锅炉燃烧效率的提高，氮氧化物的排放总量减少，对于污染控制有积极作用。3.2烟气脱硝技术从原理上来看，烟气脱硝主要对氮氧化物进行再加工，从而形成稳定性较强的氮气，氮气化学稳定性强，不会轻易与其它物质发生化学反应，同时不会对大气造成污染。在具体操作过程中，常见的烟气脱硝技术有两种，即干法和湿法，其中干法主要采用催化还原的原理，具有投资成本低、设备工艺简单、脱除氮氧化物效率高等优势，同时在应用不会产生废水和废弃物，避免造成二次污染。湿法应用时，主要采用液体吸收的方式，一氧化氮溶水性较差，在液体吸收时要将一氧化氮转化为二氧化氮，在氧化剂的作用下，二氧化氮可以被水或碱性溶液吸收，达到烟气脱硝的目的。3.3再燃烧技术通过在燃烧技术的有效应用，能够明显降低氮氧化物的生成，在操作时可以将锅炉进行划分，主要由主燃区、再燃区和燃尽区三个部分组成。在燃烧技术投资成本不高，可以将氮氧化物排放减少百分之三十。在接近于空气量的情况下维持锅炉燃烧，可以减少热量的损失。燃尽区将燃料的百分之八十在主燃区内经过空气系数大于等于1的情况下燃烧，剩余的燃料会经过再燃区，从而将大量的氮氧化物转化为氮气，燃尽区会通过少量的空气保证燃料燃尽，增加燃料的使用率。3.4低氮燃烧和尾端治理技术对氮氧化物防治的重点区域，当低氮燃烧技术不能满足排放要求时，可以采取尾端治理的技术，以达到更高的氮氧化物脱除效率。适用于工业锅炉的尾端治理技术为SNCR，SNCR技不需要催化剂，投资成本较低。该技术在锅炉炉膛适当位置喷入含氮的还原剂，对温度和流动的要求较为苛刻，业锅炉的炉膛温度恰好处于SNCR技术的反应窗口内，但是氮氧化物的排放仍要重视3.5生物质锅炉控制技术在生物质锅炉控制技术的应用时，主要分为炉内脱硝和烟气尾部脱硝。炉内脱硝也称低氮燃烧，从流程上看，一是引风机后的烟气直接引到一次风机入口，该方案一次风机无需改动，再循环烟气也不需要抽风机，这种改造方式具有操作简单、节能电能的优势，可以降低氮氧化物百分之三十五以上。二是引风机后的烟气直接引到炉膛一次风室和二次风室，在操作时，要降低一次风机的负荷，在高温抽风机的配合下，风压和一次风机相对稳定。这种改造方式操作复杂，同时消耗电能较多，可以将氮氧化物的含量降低百分之四十左右。在烟气再循环技术的应用时，烟气的二氧化硫和含水量会出现不同程度的升高，烟气排放的总量是减少的。结语总而言之，随着我国环境污染问题的加剧，加强大气污染控制显得愈发重要氮氧化物作为大气的重要污染源，对人们的身心健康和生态环境造成了较大威胁其污染控制和新技术的研究迫在眉睫。通过提升锅炉设计水平、烟气脱硝技术、在燃烧技术、低氮燃烧和尾端治理技术、生物质锅炉控制技术等，从而有效控制氮氧化物的排放。参考文献:李刚，徐文亮,麻刚斗.工业锅炉氮氧化物污染控制的氨混合优选方案J].中国环保产业,2018,No.236(02):40-46.刘宇.王凡.朱金伟等.燃煤