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按照國(guó)務(wù)院的部署，2017年4月1日起，北京市將對(duì)燃?xì)忮仩t排放的氮氧化物濃度實(shí)施更為嚴(yán)苛的最新標(biāo)準(zhǔn)，目前燃?xì)忮仩t新建的，氮氧化物排放必須低于80毫克/立方米氮氧化物，在用的必須低于150毫克/立方米;自2017年4月1日起，新建鍋爐必須低于30毫克/立方米，在用的必須低于80毫克/立方米。據(jù)悉，此指標(biāo)已接近于歐洲目前平均水平，而現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)則限定在200毫克/立方米以下，相比之下則要嚴(yán)苛得多。

結(jié)合新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，我們也整理了八種降低煙氣氮氧化合物的改造方法介紹給供熱，以便企業(yè)參考。

一、煙氣再循環(huán)

煙氣再循環(huán)這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在已被廣泛采用，它通過提取一部分通向空氣預(yù)熱器的煙氣，使其在爐內(nèi)被第二次利用，利用惰性氣體能夠帶走一部分熱量并降低爐內(nèi)氧濃度，從而達(dá)到控制火焰溫度，使燃燒不至于太快，這樣氮氧化物的產(chǎn)生也會(huì)變少。煙氣再循環(huán)的效率很高，每回收五分之一左右的煙氣，氮氧化物的排放量可以減少四分之一。這是比較常用的消除氮氧化物的方法，不過它的缺點(diǎn)是需要上述很獨(dú)特的設(shè)備群，且要占用很大的場(chǎng)地面積。

二、空氣分級(jí)燃燒

空氣分級(jí)燃燒這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展成熟，被采用的也很多。這種方法的原理是，把燃燒的過程分成幾個(gè)進(jìn)程，第一步是控制主燃燒器中的空氣流量汽油報(bào)警器，空氣進(jìn)入爐膛的時(shí)候留下四分之一左右，這個(gè)值是理論總量的五分之一左右，此時(shí)燃料的燃燒得不到充分的氧氣，氮氧化物產(chǎn)生量自然也不多。之前剩余下來的空氣在燃料不完全燃燒完成后通過主燃燒器頂端的空氣輸送口進(jìn)入爐膛，與燃燒后的煙氣混合再次燃燒，最終燃料還是完全燃燒了，可是氮氧化物因產(chǎn)生條件不足導(dǎo)致產(chǎn)生量減少。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在成功率高，經(jīng)過一次分級(jí)燃燒，氮氧化物的排放量可以減少三成，并且在降低排放物的同時(shí)還可以促進(jìn)燃料的完全燃燒。

三、燃料分級(jí)燃燒

燃料分級(jí)燃燒的原理來自于氮氧化物的化學(xué)特征，氮氧化物與烴基加上一氧化碳、氫氣、碳等在一定條件下，發(fā)生反應(yīng)變回氮?dú)?。根?jù)這一特征，可以將大部分的燃料導(dǎo)入一級(jí)燃燒區(qū)，在充分燃燒的情況下產(chǎn)生氮氧化物，剩下少量的燃料導(dǎo)入二級(jí)燃燒區(qū)，在不充分燃燒的情況下生成上述還原能力很強(qiáng)的氣體，然后再將這兩股氣體混合使其反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)?。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是效率非常高，一次反應(yīng)可以使排放量降低一半左右，并且通過反應(yīng)還可以起反饋?zhàn)饔?，抑?strong>氮氧化物的再生。燃料分級(jí)燃燒與空氣分級(jí)燃燒相比可以獲得更好的的清除效果，但這是建立在更難操作的前提下，組織好燃燒過程，對(duì)于燃料分級(jí)燃燒是至關(guān)重要的。

四、選擇性催化還原法

選擇性催化還原法的原理是，在催化劑的作用下氮氧化物，使用可以與氮氧化物(主要是一氧化氮)發(fā)生還原反應(yīng)，而不與其他氣體發(fā)生反應(yīng)的的還原劑來生成氮?dú)?。最常用的還原劑是氨氣，配合的催化劑是205號(hào)二氧化鈦，整個(gè)反應(yīng)過程在氧氣充足的情況下進(jìn)行。在氧化物質(zhì)存在的條件下，只有選擇性催化還原法能夠有效地消除一氧化氮。這種針對(duì)性的降低一氧化氮排放的方法，在理論情況下(氨氣量選擇非常精準(zhǔn)、催化劑活性非常好)，降低率可以達(dá)到九成。不過在實(shí)際情況中，由于氨氣的控制量需要人工來操作，與理論值偏差量較大，導(dǎo)致氮氧化物的再生，實(shí)際降低量往往在七成左右，不過這仍然是一個(gè)非?？捎^的數(shù)字。這種方法的優(yōu)點(diǎn)除了上面所說的外，還有環(huán)境溫度控制很低、催化劑安全無危害、工作設(shè)備經(jīng)久耐用等等。它的缺點(diǎn)是:氨水對(duì)一般管道具有腐蝕性，所以采用該方法需要選擇特別的管道，極大地增加了預(yù)算;氨水本身具有污染性，如果用量控制不當(dāng)，產(chǎn)生的危害甚至不遜于氮氧化物;操作過程對(duì)工人的能力要求很高。

五、催化分解法

催化分解法的原理是通過選用有效的催化劑，使得一氧化氮可以分解成氮?dú)饧友鯕?。這種方法需要選擇合適高效的催化劑，催化劑選擇恰當(dāng)，反映能夠非常徹底的進(jìn)行。因此選擇催化劑成為了這個(gè)方法的關(guān)鍵，常用的催化劑有金屬氧化物、某些特殊復(fù)合氧化物以及特定條件下的分子篩這幾種。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工作條件簡(jiǎn)單，投入成本低，前景被很多專家看好。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被研究了很長(zhǎng)時(shí)間，但科學(xué)家們對(duì)進(jìn)展仍然不滿意，原因是目前的催化劑效果不是很高效，與理論所達(dá)到的要求還有不小的差距。尋找更好更高效的催化劑已經(jīng)成為現(xiàn)階段催化分解法研究的重點(diǎn)，另外還可以期許有突破的地方是工藝過程可以得到改進(jìn)，相信憑著工作者對(duì)這項(xiàng)方法的投入，將來一定會(huì)更加完善，并成為清除氮氧化物的最主流方法。

六、等離子體治理法

等離子體治理法的原理是通過使用電子加速器生成高能量電子束，直接射向鍋爐排放的煙氣，高能電子束和煙氣中氧化氣體反應(yīng)，將氣體中的氧分子和水分子分離和電解成不平衡狀態(tài)的等離子體，此反應(yīng)中能形成很多活性粒子，通過它們與有害氣體發(fā)生反應(yīng)，將氣體中所含的氧去掉。這項(xiàng)技術(shù)雖然現(xiàn)在還不算非常成熟，但在世界各地都引起了廣泛的重視氮氧化物，近年發(fā)展迅速。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不光能去除氮氧化物，其它有氧污染氣體都可以得到非常好效果的清除，各種氣體的清除效率都能達(dá)到近九成。這種方法的缺點(diǎn)是效率不高，如果電子能量低于一定值，將不再具有分離和電解的能力，使反應(yīng)趨于停止;設(shè)備造價(jià)較高且維護(hù)起來比較困難;設(shè)備需要占用較大面積的地方，對(duì)于小工廠是個(gè)挑戰(zhàn)，另外反應(yīng)產(chǎn)生的輻射也沒法擋住，對(duì)周圍的居民健康造成威脅。

七、液體吸收法

液體吸收法也是利用了氮氧化物的化學(xué)性質(zhì)，利用酸堿中和的原理(氮氧化物具有酸性)，通過選取特定的堿性液體吸與氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，起到消除的作用。通常采用的堿性液體有:水、硝酸、氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液等等。這幾種物質(zhì)在生活中都很常見，因此該方法具有投資較低的特點(diǎn)，另外還具有工藝簡(jiǎn)單，原料來源眾多，反應(yīng)過程安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。該方法的缺點(diǎn)是效率不高新型氣體報(bào)警器，需要消耗較多的能源，吸收廢氣后的溶液難以處理經(jīng)過反應(yīng)后的溶液本身也具有一定的污染能力，它的處理又成為一個(gè)新的難題，另外各種材料都不很常見，購(gòu)買的費(fèi)用不菲，處理含有大量氮氧化物的煙氣時(shí)效果不太好。

八、生物處理法

生物處理法是近些年隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展而產(chǎn)生的，它的原理是選擇生命活動(dòng)中可以把氮氧化物轉(zhuǎn)化成氮?dú)獾葻o污染的微生物，將它們的細(xì)胞質(zhì)提取出來，大量收集用于人工反應(yīng)。雖然這項(xiàng)技術(shù)很先進(jìn)，但該反應(yīng)有先天缺陷，在正常情況下，反應(yīng)過程不能在大氣中完成，因此需要先將氣態(tài)的氮氧化物添加到液態(tài)或是固態(tài)的環(huán)境中。一般采用的是將氮氧化物添加到生物濾塔填充表面的特殊膜中，氣體通過擴(kuò)散深入里面豐富的微生物組織內(nèi)。之后氮氧化物被微生物細(xì)胞按照自身的生理過程慢慢反應(yīng)掉。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，投入成本不高，不需要太多的人工操作。微生物處理法如今還在繼續(xù)研究階段，旨在改善該方法所存在的缺陷，比如填料塔里面的環(huán)境不容易控制、微生物大量培養(yǎng)速度慢和加料時(shí)易堵住進(jìn)口等等這些問題都在研究當(dāng)中，隨著研究工作的展開和深入，這項(xiàng)技術(shù)終究會(huì)取得非常好的效果。

總結(jié)

除了以上比較常用或比較為人熟知方法外，還有一些方法或是比較由于要求高導(dǎo)致比較冷門、或是現(xiàn)階段技術(shù)還不夠成熟，如非催化選擇性還原法、吸附法等等，以上各種方法用于降低煙氣氮氧化物都取得了不錯(cuò)的效果，而且用于該功能的方法還在不斷地被發(fā)掘。不管方法是基于什么原理，它們的目的都只有一個(gè)，那就是為了環(huán)境不遭受破壞，為了人們的生活環(huán)境更加美好。

本文參考資料:

談改善鍋爐燃燒條件降低煙氣中的氮氧化物(白曉軍,王智磊,郝強(qiáng),楊乃剛)科學(xué)之友(B版),2005年02期

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