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导语:防止环境污染的重要性,已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。随着现代工业生产的发展和生活水平的提高,大气污染成了人们十分关注的问题。
二氧化硫是大气的重要污染源之一,其污染危害甚大,故七十年代中,研究烟气脱硫技术被许多国家列为防治大气污染的重点,相继建成了一些工业规模的实用的处理装置,与此同时,对大气污染中的另一个大问题,即氮氧化物NOX的污染问题,人们也开始了防治技术的研究和开发。NOX在阳光的作用下会引起光化学反应,形成光化学烟雾,从而造成严重的大气污染。七十年代以来NOX的大气污染问题已被日益重视,人们发现:人体健康的伤害、高含量硝酸雨、光化学烟雾、臭氧减少以及其他一些问题均与低浓度NOX有关系,而且其危害性比人们原先设想的要大得多。
氮氧化物(NOX)种类很多,包括一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮 (NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等多种化合物, 但主要是NO和NO2,它们是常见的大气污染物。
在我国现有的国家大气污染物排放标准体系中,按照综合性排放标准与行业性排放标准不交叉执行的原则,锅炉执行GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》,生活垃圾焚烧污染控制标准GB 18485-2014,陶瓷窑炉工业污染物排放标准GB 25464—2010,平板玻璃工业大气污染物排放标准GB26453-2011,等等标准中,都对氮氧化物的排放有明确的要求。
当前烟气脱硫脱硝的现状
烟气氮氧化物排放主要三大行业:火电厂、水泥行业、钢铁行业。
2006年之前,氮氧化物排放未被列入我国主要污染物统计指标,且在《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)实施之前,排放标准一直较为宽松,最严格标准仅为450mg/Nm3。但2011年7月29日颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)已收紧氮氧化物排放标准,该标准要求从2012年1月1日开始,所有新建火电机组氮氧化物污染物排放标准为100mg/Nm3;从2014年7月1日开始,现有火电机组氮氧化物污染物排放标准为100mg/Nm3(特殊规定的执行200mg/Nm3的标准)。
脱硝行业的整体发展一直滞后于脱硫行业,早期的脱硝工程主要是市场先入企业承建的示范工程,目前全国氮氧化物排放量自2006 年以来呈整体上升态势,随着《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)以及脱硝电价政策的深入实施,“十二五”期间脱硝工程投资较大,已成为大气污染治理增长最快的业务领域。
水泥行业是我国第二大工业氮氧化物排放行业,目前,只有少部分企业使用了低氮燃烧技术,绝大部分企业在生产中尚未安装高效的脱硝装备。《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915-2013)已于2014年3月起实施,大幅降低了氮氧化物排放限值。“十二五”期间,水泥行业的脱硝业务也将进入快速发展期。
此外,钢铁行业是我国第三大工业氮氧化物排放行业,随着《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准 》(GB 28662-2012)、《炼铁工业大气污染物排放标准》(GB 28663-2012)、《炼钢工业大气污染物排放标准》(GB 28664-2012)的实施,该领域将成为重要的脱硝市场。《节能减排“十二五”规划》要求“十二五”期间对 有色金属窑炉、建材新型干法水泥窑、石化催化裂化装置、焦化炼焦炉、工业锅炉等配套安装脱硫脱硝设施,上述领域亦将成为脱硝业务的重点。
脱硝及脱硫技术介绍
1 氮氧化物形成机理
a. 热力性:燃料燃烧时,空气中的氮在高温下发生氧化反应。随着反应温度的升高,其反应速率按指数规律增加。当<1000℃时,NO的生成量很少,而当>1400℃时,每增加100℃,反应速率增大6-7倍。
b. 燃料型:由燃料中含氮有机物在燃烧中氧化而成。在600-800℃时就会生成燃料型NOx ,在生成燃料型NOx过程中,首先是含有氮有机化合物热裂解产生N、CN、HCN等中间产物基团,然后再氧化成NOx ,它在煤粉燃烧NOx产物中占60-80%。
c. 快速型:快速性NOx是1971年通过实验发现的。在碳氢化合物燃料浓度大的反应区附近会快速生成NOx。由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中氮气反应生成HCN和N,再进一步与氧气作用以极快的速度生成NOx ,其形成时间只需要60ms,所生成的量与炉膛压力0.5次方成正比,与温度的关系不大。这种反应主要发生在内燃机的燃烧过程中;对燃煤锅炉,其生成量很小。
燃烧过程中三种生成机理对NOx量的贡献示意图
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