淺談氮氧化物對大氣的污染及處理技術

杜娟

摘 要：隨著經濟的快速發展，人們越來越意識到環境的重要性，對環境保護的力度不斷的加大，但工農業生產速度的加快，導致了環境污染的不斷蔓延，工業中的廢氣、農作物所施的肥料及噴灑的農藥等大量的排放到大氣中，導致大氣污染嚴重，其中大氣中所含有的氮氧化物氣體是對人體危害最大，同時也是大氣污染物中最難處理的，由于氮氧化物對人身的危害程度越來越大，目前如何控制大氣中氮氧化物的含量，從而降低污染程度已成為急需解決的重要問題。針對大氣污染的現狀，分析了大氣中氮氧化物的來源，并進一步對大氣污染物中的氮氧化物的控制技術進行了具體的闡述。

關鍵詞：氮氧化物；低氮燃燒技術；煙氣脫硝技術

1 大氣污染的現狀

目前大氣污染已不僅僅局限在某個區域范圍內，隨著污染越來越嚴重，大氣污染已成為全球性的問題，大氣污染的危害直接影響著各國的民眾及地球的環境，各個國家越來越重視全球性大氣污染所造成的危害，近年來，全球氣溫普遍升高，所形成的溫室效應即是大氣污染所引起的，同時，南北極臭氧層的受破壞程度越來越嚴重，我國各地的酸雨現象等，大氣污染所造成的損害呈不斷上升的發展趨勢，隨著大氣污染的嚴重，人們越來越重視到治理大氣污染的重要性。氮氧化物每年全球直接排入大氣中的就有三千萬噸之多，同時還在呈不斷上升的趨勢，這些氮氧化物不僅誘發化學煙霧，同時也是形成酸雨的主要原因，所以，目前針對氮氧化物的治理問題已成為全球共同關注的熱點問題，環境保護機構不斷的加大研究力度，從而保證大氣中的氮氧化物得以控制，減少對大氣的污染程度。

2 氮氧化物的來源

目前燃料所使用的燃料多為石化燃料，這些燃料在燃燒過程中所產生的氮氧化物直接溶排放到空氣當中，占大氣中氮氧化物含量的主要部分。

2.1 工礦企業如火力發電廠、鋼鐵廠、煉焦廠等及各種窖爐、爐灶、取暖鍋爐等燃料燃燒過程中均會向大氣中排放大量的氮氧化物，從而導致大氣中氮氧化物含量增加。

2.2 各類工業企業在原材料的生產、運輸、粉碎及加工過程中，會有一定量的氮氧化物產生排放到大氣中。

2.3 目前農業生產中大量的施用氮肥，也是造成大氣中氮氧化物的來源之一，施用后的氮肥可以直接通過土壤或在土壤微生物的作用下進入大氣當中，增加大氣中氮氧化物的含量，加速大氣中氮氧化物污染的程度。

3 氮氧化物的控制技術

目前針對氮氧化物在排放中的處理措施大致有二種，即從源頭上控制排放和通過煙氣脫硝實現尾部控制技術，這二種技術都是通過一定的技術手段，控制燃料中所產生的氮氧化物的生成，另一方面是把已生成的NOx通過某種手段還原為N2，從而降低排放量。

3.1 低NOx燃燒技術

低NOX燃燒技術主要是通過改變燃燒條件來抑制NOx生成或破壞已生成的NOx達到減少NOx排放的技術。它包括低過量空氣燃燒.二段燃燒和煙氣再循環。目前在我國的多種控制氮氧化物的技術中，低NOX燃燒技術是應用最廣.相對簡單.經濟有效的方法。

3.1.1 低過量空氣系數運行技術

爐內空氣量的增加將會直接導致NOx排放量的增加，所以為了減少NOx排放，可以采用在鍋爐內進行低空氣運行，這樣還可以有效提高鍋爐的熱效率。同時確定空氣過剩系數時必須同時滿足鍋爐熱效率.燃燒效率及降低NOx等要求，從而避免因低空氣過量系數運行時可能導致的CO碳氫化合物和炭黑等污染物以及飛灰中可燃物質量的增加，降低燃燒效率。

3.1.2 二段燃燒技術

二段燃燒技術是在兩段燃燒裝置中，燃料在接近理論空氣量下燃燒。燃燒所用的空氣分兩次通入，亦即燃燒分兩段進行。

3.1.3 煙氣再循環技術

煙氣再循環技術可以通過再循環重復進入燃燒區，從而起到降低燃燒區的氧濃度和溫度的作用，這在一定程度上會有效的減少氮氧化物的生成，這種再循環技術是減少氮氧化物生成的主要技術，效果較為明顯，通常循環率控制在25%～40%的范圍內最為適宜。

3.2 煙氣脫硝技術

3.2.1 非選擇性催化還原法（NSCR）

含NOx的氣體在一定溫度和催化劑的作用下和還原劑發生反應，將其中的NO2和CO等還原為N2，同時還原劑與氣體中的O2反應生成水和CO2。作為還原劑的氣體，可用H2、CH4、CO和低碳氫化合物。催化劑為鉑和鈀，反應溫度控制在550～800℃，凈化效果最好。

3.2.2 選擇性催化還原法（SCR）

用NH3作還原劑對含NOx的氣體進行催化還原處理，使NH3能有選擇地和氣體中的NOx進行反應，而不和氧發生反應。催化劑可以用鉑、鈀的貴金屬催化劑，也可以用含銅、鐵、釩、錳等非金屬催化劑。反應溫度控制在400℃以下，可使以下反應占絕對優勢。

3.2.3 液體吸收法

水吸收法：用水吸收NOx時，水和NO2反應生成硝酸和亞硝酸，亞硝酸不穩定，很快發生分解生成硝酸、NO和水。NO不與水發生反應，在水中的溶解度很小，并且在水吸收NO2時，還放出部分NO，因而水吸收法的凈化效率不高，不能用于主要含NO的燃燒廢氣的凈化。但由于水價格低方便，可用于凈化小氣量的以含NO2為主的NOx廢氣。

酸吸收法：用濃硫酸吸收法的原理是濃硫酸和NOx可生成亞硝基硫酸。

堿液吸收法：堿性溶液和NO2反應生成硝酸鹽和亞硝酸鹽。堿液吸收法適合于氧化度較大的含NOx廢氣凈化。

吸收還原法：用亞硫酸鹽、亞硝酸鹽、硫化物或尿素的水溶液作吸收劑，將NOx吸收并將其在液相中還原為N2的方法，這種方法可以達到很高的凈化效率。

氧化吸收法：先將NOx中的NO部分地氧化為NO2以提高NOx的氧化度，再用堿性溶液進行吸收。國內硝酸氧化-堿液吸收流程已用于工業生產。

3.2.4 吸附法

通過周期性的控制溫度和壓力來使吸附劑對NOx的吸附量隨溫度或壓力變化而變化的特點來吸附和解吸，使NOx從氣源中分離出來。常用的吸附劑為分子篩、硅膠、活性炭、含氨泥煤等。吸附法不僅可以很好的控制NOx的污染，又能將NOx回收利用，同時此項設備簡單方便，操作容易。但使用該方法時要需要大量的吸附劑，所需要的設備也較為龐大，因此此方法只用于凈化處理低濃度的NOx廢氣。

3.3 機動車尾氣氮氧化物控制技術

人們物質生活水平的提高，最近幾年來，我國的機動車擁有量猛增，據相關統計，我國城鄉居中，每二十人即有一臺汽車，這個數量是十分驚人的，機動車尾氣的排放導致氮氧化物對大氣的污染更加嚴重，因此，控制機動車尾氣的排放已成為當前需要解決的重要問題，我國在控制汽車尾氣排放上下了很大的力度，國家給予一定的優惠政府大力推廣小排量汽車，對于超標的汽車必須加裝催化器，同時大力推廣綠色環保型汽車。