3  烟气脱硝

目前国内氮氧化物的控制主要依靠低NO_X燃烧控制技术 ,燃烧后的烟气脱硝技术在国内的研究和应用还相对较少。但随着国内近年来对氮氧化物污染的重视和相关法律法规的出台及实施，我国对烟气脱硝技术的研究加大。烟气脱硝技术有气相反应法、吸附法、液膜法、微生物法、电化学法等几类。

3.1  气相反应法

3.1.1  等离子体法

等离子体法有：电子束照射法、脉冲电晕法、直流电晕法、介质阻挡放电法、表面放电法等。

电子束照射法（EBA）和脉冲电晕法在前面烟气脱硫技术中均有介绍，它们是可以同时脱硫脱硝的技术，而且脱硝的有效性均比较高。但是，由于设备结构复杂，使用寿命短以及能耗过大等不足，使两种技术还只是停留在实验室阶段，离陶瓷工业的烟气治理还有一定距离。

3.1.2  还原法

还原法目前主要有：选择性催化还原法、选择性非催化性还原法和炽热碳还原法，是在催化或非催化条件下，用NH₃、C等还原剂将NO_X还原为无害N₂的方法。

（1） 选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)

目前世界上工业应用最广的脱氮技术。它的基本原理是在适当的温度和催化剂存在下，以NH₃为还原气体，利用氨的选择性，优先使 NO_X还原。它的主反应如式（6）和式（7）。也可能发生氨的氧化反应，如式（8）和式（9）。

4NO＋4NH₃＋O₂→4N₂＋6H₂O                      （6）

6NO₂＋8NH₃→7N₂＋12H₂O                      （7）

2NH₃＋2O₂→N₂O＋3H₂O                      （8）

4NH₃＋3O₂→2N₂＋6H₂O                      （9）

温度较低时还原反应占主导地位，所以要严格控制反应器的床温。反应的催化剂包括Pt－Rh、Pd等贵金属、碱金属氧化物或沸石等，脱硝率能达到90%以上。防止催化剂失效和控制尾气中的NH₃残留是此技术的关键问题。而且该工艺设备投资大，所用催化剂昂贵,为大多数发展中国家所难以承受，同时存在氨泄漏、设备易腐蚀、易生成硫酸铵等问题。

（2） 选择性非催化还原法(Selective Noncatalytic Reduction，SNCR)

此法的特点在于不使用催化剂，而在较高的温度下(850～1050 ℃)产生活化能，以NH₃或脲基化合物(如尿素)作为还原剂使NO_X转化为N₂。主要反应如下:

6NO＋4NH₃→5N₂＋6H₂O                     （10）

2NO＋CO(NH₂ )₂＋1/2O₂→2N₂＋CO₂＋2H₂O             （11）

相比SCR该技术具有实施简单，系统费用低廉的优点；但其脱硝率相对较低，氨消耗量大，SNCR系统逃逸的NH₃不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上，而且烟气中NH₃遇SO₃会产生(NH₄)₂SO₄，容易造成空气预热器堵塞，并有腐蚀的危险。值得注意的是，近年的研究表明，用尿素作为还原剂时NO_X会转化N₂O，N₂O会破坏大气平流层中的臭氧，除此之外，N₂O还被认为会产生温室效应，因此产生N₂O问题已引起人们的重视。

（3） SNCR与SCR混合烟气脱硝技术

SNCR与SCR混合烟气脱硝技术是把SNCR工艺的还原剂喷入炉膛技术同SCR工艺利用逃逸氨进行催化反应的技术结合起来，进一步脱除NO_X。它是把SNCR工艺的低费用特点同SCR工艺的高效率及低的氨逃逸率进行有效结合。

3.1.3  低温常压等离子体分解法

低温常压等离子体分解法，利用超高压窄脉冲电晕放电产生的高能活性粒子撞击NO_X分子，使其化学链断裂分解为O₂和N₂的方法。

3.2  吸附法

吸附法脱除NO_X，常用的吸附剂有分子筛、活性炭、天然沸石、硅胶及泥煤等。其中有些吸收剂如硅胶、分子筛、活性炭等，兼有催化的性能，能将废气中的NO催化氧化成NO₂，然后可用水或碱吸收而得以回收。吸附法脱硝效率高，能吸收NO_X，但是因吸附量小，吸附剂用量多，设备庞大，再生频繁等原因，应用不广泛。

3.3  液膜法

液膜法净化烟气是美国能源部Pittsburgh能源技术中心(PETC)开发的,其原理是利用液体对气体的选择性吸收，使低浓度的气体在液相中富集。用于净化烟气的液膜不仅需要有选择性，同时对气体还必须具有良好的渗透性。研究表明25 ℃时纯水的渗透性最好，其次是NaHSO₄、NaHSO₃的水溶液。

3.4  微生物法

微生物净化含NO_X废气的原理为：脱氮菌在有外加碳源的情况下，利用NO_X作为氮源NO_X还原成无害的N₂，而脱氮菌本身得以生长繁殖。该项技术设备要求简单、投资及运行费用低且无二次污染，因而成为世界各国工业废气净化的热点课题之一。目前国内外微生物脱硝技术尚处于初始研究阶段。其原因一方面是由于对脱氮微生物的基础研究不够，致使工业放大有技术上的困难；另一方面，由于烟气的气量通常很大，且烟气中NO_X的主要形式NO又基本不溶于水，无法进入液相介质中被微生物所转化，再加上微生物吸附NO的能力差，导致NO_X的实际净化率较低。因此，目前对于陶瓷行业没有太大实际意义，今后微生物脱硝技术研究的关键是加强高效廉价吸附还原NO_X的功能菌的选育和相关微生物固定载体及相关放大技术的研究。

3.5  电化学法

电化学法利用电子作为洁净的氧化还原反应参与物，直接地或间接地进行化学物质间的转换，不需要像化学过程中那样大量应用氧化剂或还原剂，且氧化剂或还原剂可以再生。Kleifges等采用连二硫酸盐S₂O₄^2－作为媒质将NO还原为低价氮化合物，连二硫酸盐本身氧化为HSO₃^－或SO₃^－，然后电解还原HSO₃^－或SO₃^－再生为连二硫酸盐。该法能以90%以上的转化率将NO转化为水溶性物质。但氧化还原媒质S₂O₄^2－是在电解槽的阴极室中电化学还原HSO₃^－来得到的，阳极室中发生的反应未加以利用，不利于合理利用资源与降低能耗。

此外，还有微波技术、TiO₂光催化法、氯酸氧化法等方法。