脫硝技術：環(huán)保新寵面臨效益難題
“電力環(huán)保領域已經(jīng)出現(xiàn)了拐點,今后脫硝技術會取代目前占主流的脫硫技術，成為電力環(huán)保企業(yè)的新增長點”,早在3年前就有業(yè)內(nèi)人士做出了以上判斷，并大膽預測2010年底國家或?qū)⒊雠_有關脫硝的強制性指標的政策。
脫硝是控制氮氧化物污染的一個重要途徑。目前，氮氧化物已逐漸成為第一大酸性污染氣體，由其引起的環(huán)境問題以及對人體健康的危害可以歸納為以下幾個方面：其一，對人體的致毒作用，尤其是二氧化氮，可以引起支氣管和肺氣腫等呼吸系統(tǒng)疾病；其二，對植物具有損害作用；其三是形成酸雨、酸霧的主要污染物；其四是與碳氫化合物共同作用可形成光化學煙霧；最后是參與臭氧層的破壞。氮氧化物的排放多集中在火電廠和汽車尾氣。
因此，控制和治理氮氧化物污染迫在眉睫，國內(nèi)外的電力環(huán)保企業(yè)紛紛涉足其中。目前，國內(nèi)外已研究開發(fā)了各種各樣的煙氣脫硝工藝，并取得了一定成果。但基本都存在一個共同問題：由于脫銷技術開發(fā)過程周期長、技術難度大、投入大，導致脫硝技術的應用存在較大的經(jīng)濟效益難題。如何將環(huán)保效益與經(jīng)濟效益相結(jié)合，將成為該領域的主要課題。
多種多樣的脫硝技術
迄今為止，國內(nèi)外對煙氣脫硫脫硝問題做過大量研究，方法也近百種，能夠工業(yè)化的多達十幾種。
煙氣脫硝技術按治理工藝可分為濕法和干法脫硝。濕法脫硝包括：酸吸收法、堿吸收法、氧化吸收法、絡鹽吸收法等；干法脫硝包括：選擇性催化還原法(SCR)、非選擇性催化還原法(SNCR)、吸附法、等離子體活化法等。此外，近十幾年來國內(nèi)外一些科研人員還開發(fā)了用微生物來處理含氮氧化物廢氣。
濕法煙氣脫硝是利用液體吸收劑將氮氧化物(NOX)溶解的原理來凈化燃煤煙氣，其最大的障礙是NO很難溶于水，往往要求將NO首先氧化為NO2，然后NO2被水或堿性溶液吸收，實現(xiàn)煙氣脫硝。
濕法脫硝技術優(yōu)點是脫硝效率較高。因吸收劑種類較多，來源廣泛，適應性強，能以硝酸鹽等形式回收NOX，可達到綜合利用的目的。但其技術比較復雜，設備容量大不易建造，成本較高，而且易造成溶液的二次污染。
而干法脫銷技術中的SCR脫硝原理是利用NH3和催化劑將NOX還原為N2。NH3具有選擇性，只與NOX發(fā)生反應，基本上不與O2反應，所以稱為選擇性催化還原脫硝。SCR法中催化劑的選取是關鍵。SCR法是國際上，特別是歐美應用最多、技術最成熟的一種煙氣脫硝技術。
與SCR法相比，SNCR法除不用催化劑外，基本原理和化學反應基本相同。該法的優(yōu)點是不需催化劑，投資較SCR法小。但氨液消耗量大，NOX的脫除率也不高。目前大部分鍋爐都不采用此法。
吸附法是利用多孔性固體吸附劑凈化含氮氧化物廢氣。常用的吸附劑有雜多酸、分子篩、活性炭、硅膠及含NH3的泥煤等。其中利用分子篩作吸附劑來凈化含氮氧化物廢氣是吸附法中最有前途的一種方法，國外已有工業(yè)裝置用于處理硝酸尾氣。
等離子體活化法是80年代發(fā)展起來的一種新型煙氣脫硝技術，其原理主要是利用高能輻射激發(fā)煙氣的各種氣體分子，使之產(chǎn)生自由電子和活性基團，從而與SO2及NO反應達到脫硫脫硝目的。
與濕法相比，干法凈化處理含NOX尾氣的主要優(yōu)點是：基本投資低，設備及工藝過程簡單，脫除NOX的效率也較高，無廢水和廢棄物處理，不易造成二次污染。
采用微生物凈化含NOX廢氣的思路是建立在用微生物凈化有機廢氣以及利用微生物進行廢水反硝化脫氮獲得成功的基礎上，它的凈化機理是：適宜的脫氮菌在有外加碳源的情況下，利用NOX作為氮源，將NOX還原為最基本無害的氮氣，而脫氮菌本身獲得生長繁殖。
用微生物進行廢氣脫硝是近年來國際上開始的基礎性研究工作，該法能有效地脫除廢氣中的NOX，具有工藝簡單、能耗和處理費用低、效率高、無二次污染等優(yōu)點。但要實現(xiàn)工業(yè)應用還存在一些問題：比如微生物的生長速度相對較慢，要處理大流量的煙氣，還需對菌種作進一步的篩選；另外微生物的生長需適宜的環(huán)境；而且微生物的生長會造成塔內(nèi)填料的堵塞。
國內(nèi)也開展了相關的研究工作，如近兩年報道的將城市生活污水處理廠活性污泥中的硝化細菌培養(yǎng)、掛膜到填料塔中，進行模擬廢氣脫除NOX的實驗。該技術正越來越受到人們的重視，正在全面發(fā)展。
效益轉(zhuǎn)換面臨難題
雖然，國內(nèi)外已研究開發(fā)了各種各樣的煙氣脫硝工藝，各有特色，并取得了一定成果。但基本都存在一個共同問題：投資大、原料消耗高、操作費用高。環(huán)境效益和經(jīng)濟效益綜合考慮將成為今后氮氧化物防治技術的發(fā)展主流。
到目前為止，我國還未形成得到權威部門認可的完整的煙氣脫硝經(jīng)濟評價規(guī)則，對電廠氮氧化物排放造成的經(jīng)濟損失估算也還沒有建立一套完整的數(shù)據(jù)收集分析系統(tǒng)。在企業(yè)中暫行的方式還比較粗略，即通過計算年費用和脫除每噸氮氧化物的費用來進行經(jīng)濟評價，其中年費用與動態(tài)投資額，年運行費，銀行平均貸款利率等有關；而由年費用除以年數(shù)即可得脫除每噸氮氧化物的費用。
在企業(yè)進行技術研發(fā)和投資決策時，需要通過對脫硝技術的技術經(jīng)濟分析，并就排污費及貸款政策對脫硝費用的影響做出定量分析，可使煙氣脫硝裝置的投資，特別是脫硝技術開發(fā)更加合理。
脫銷技術開發(fā)是一個多層次、涉及多學科的復雜過程工業(yè)系統(tǒng)開發(fā)過程，技術開發(fā)過程具有周期長、技術難度大、投入大等特點，按照常規(guī)的技術開發(fā)模式，需要經(jīng)過機理研究、小試、中試、工業(yè)示范，逐級放大，投入應用整個開發(fā)流程。
脫銷技術開發(fā)過程周期長、技術難度大、投入大，我國不少環(huán)保企業(yè)在煙氣脫硝工程應用的過程中已逐漸將數(shù)值模擬、計算流體力學等技術分散應用于脫硝工程設計中，在一定程度上縮短了設計周期，降低了設計難度。通過這些方式的探索，可逐步形成系統(tǒng)設計和運作方案，加快脫硝技術產(chǎn)業(yè)化的進程。
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