NOx 的来源主要分为两种:自然源和人为源[1,8,10]。自然源即天然形成的 NOx,主要来源 于微生物分解含氮有机物、雷电、火山爆发等[8,10]。人为源即来源于人类活动,如燃料的燃烧 过程[5,7,8,10,12]。随着人类活动不断发展扩大,人为源已经占了主导地位。人为源又可分为固定 源和移动源[1,3]。固定源主要是火电厂、钢铁厂等燃料燃烧产生,是城市空气中氮氧化物的主
要来源;移动源主要是机动车尾气,是城市大气中氮氧化物又一不可忽略的来源。 由燃料燃烧产生的 NOx 按生成机理,可分为燃料型 NOx、热力型 NOx 和快速型 NOx [7,15]。 燃料型 NOx 是指含氮燃料燃烧时氮原子与空气中的氧发生反应生成的 NOx。燃料中的氮
与空气中的氧反应先生成 NO,NO 进一步被氧化为 NO2。燃料型 NOx 的生成过程受到燃料性 质、温度等条件的影响。燃料燃烧生成的 NOx 大多属于此类[1,2]。
热力型 NOx 指空气中的 N2 与空气中的氧反应生成的 NOx,主要在温度较高的情况下产 生,其机理为链式反应[1]。热力型 NOx 生成速度较慢,其生成过程受到氧气浓度及温度的影 响,因此,可以通过降低温度和降低氧气浓度来减少热力型 NOx 的生成[1]。
快速型 NOx 是指空气中的 N2 与不含氮的碳氢化合物在氧气浓度较低时发生反应形成的
NOx,一般生成量较少[1,7]。减少快速型 NOx 生成量的方法有增加氧气或水的浓度[1]。
1。1。3 NOx 控制技术
当前对 NOx 的控制方法主要分为三大类,第一类是在燃烧前利用生物法、萃取等手段将 燃料中的氮去除,从而避免 NOx 的生成,这种方法属于主动脱氮,目前这种技术发展仍不成 熟,没有大规模使用[1]。第二类是控制燃烧过程中产生的 NOx,具体包括烟气再循环、多级燃 烧、低 NOx 燃烧技术等[14,15],此类技术相对成熟,应用较多,我国已将此类技术作为火电厂 NOx 控制的首选。第三类是去除燃烧烟气中的 NOx,即燃烧后烟气的脱硝[2,9,14,15]。
其中燃烧过程中的 NOx 控制技术较为成熟、成本也较低,已在国内广泛应用,但是此类 方法去除 NOx 的效率较低,难以满足新的污染物排放标准,因此必须对燃烧后的尾气采取脱 硝处理[2,11,15]。对烟气进行脱硝的方法有湿法脱硝和干法脱硝[9,18]。湿法脱硝具体来说又包括 液体吸收法、液膜法等[12,18]。液体吸收法即以水或酸碱等作吸收剂来吸收 NOx,但是 NO 在 水中的溶解度小,也不易被碱液吸收,因此需要氧化、络合等手段加以辅助。湿式脱硝法在 实际工程应用中仍有不足[18],经过液体吸收后的尾气中 NOx 浓度仍然较高,难以达到排放标 准,因此仍需要进一步改进。干法脱硝主要包括还原法、吸附法等[1,2,6,9,12],其中还原法又包 括选择性催化还原法(SCR),选择性非催化还原法(SNCR),吸附法主要是活性炭吸附等。 其中选择性催化还原法脱硝效率高,氨逃逸量小,目前我国已建成和在建的脱硝项目中 90% 以上都采用了选择性催化还原法[11,14]。
1。2 NH3-SCR 脱硝技术
选择性催化还原(SCR)可以高效去除尾气中的 NOx,SCR 利用还原剂有选择性地将 NOx 还原为对环境没有危害的氮气和水[6,16,19],约上世纪 80 年代开始逐渐被广泛运用,目前已成 为世界上效率最高、最成熟的 NOx 净化技术[12,16,19]。文献综述
NH3-SCR 的机理是在氧气存在的条件下,以 NH3 为还原剂通入烟气中将 NOx 还原为 N2。 主要发生的是以下反应[7,13,20-22]:
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O