第三章　煙氣脫硝系統

NO_x即氮氧化物。氮氧化物包含多種化合物如一氧化氮NO、一氧化二氮N₂O、二氧化氮NO₂、三氧化二氮N₂O₃和四氧化二氮N₂O₄等。除NO₂外其余NO_x均不穩定，條件變化時如遇光、熱、濕會變成NO₂及NO，而NO又變成NO₂。常規職業環境中接觸的是幾種氣體的混合物，常稱為硝煙，主要以NO、NO₂為主。一氧化氮性質不穩定，無色，在空氣中易氧化成NO₂，溶于乙醇、二硫化碳，微溶于水和硫酸。熔點-163.6℃，沸點-151.5℃，蒸氣壓力101.31～151.7kPa。二氧化氮性質較穩定，溶于堿、二硫化碳和氯仿。在-11℃以下時為無色固體，在21.1℃以下時為暗褐色液體，21.1℃時為紅棕色氣體，氣味刺鼻，熔點-11.2℃，沸點21.2℃。

大氣中NO_x污染物來源于兩個方面，自然源和人為源。自然源的NO_x主要來自微生物活動、生物體氧化分解、火山噴發、雷電、平流層光化學過程、土壤和海洋中的光解釋放等。自然源產生的NO_x數量比較穩定且相對基本平衡。人為源的NO_x由人類的生活和生產活動產生并排放進入大氣。產生的NO_x的人類活動主要有化石燃料燃燒過程產生的NO_x，硝酸生產、冶煉等生產產品過程產生的NO_x，垃圾和污泥焚燒等處理廢棄物過程產生的NO_x。其中化石燃料燃燒過程產生的NO_x占主要地位，因為其隨著社會經濟發展的需求呈現增長的趨勢。NO_x具有很強的毒性，是形成光化學煙霧、硝酸型酸雨、破壞臭氧層的主要物質之一。對環境、生態、人類的危害及經濟的發展阻礙都很大。

各種污染源產生的氮氧化物中絕大部分為NO，毒性不是很大，但NO在大氣中會被氧化成NO₂。NO₂比較穩定，毒性是NO的4～5倍。NO₂是一種紅棕色有毒的惡臭氣體，空氣中只要有14×10^-6（體積分數）即有惡臭，25×10^-6就惡臭難聞了。空氣中的含量在3.5×10^-6持續1h開始對人體有影響，含量為（20～50）×10^-6時對人眼有刺激作用，當含量達到150×10^-6時對人體器官有強烈的刺激。NO₂對人類和動植物的危害很大，更為嚴重的是NO₂在日光作用下會產生新生態氧原子NO₂→NO₀，這種新生態氧原子在大氣中將會引起一系列連鎖反應并與未燃盡的碳氫化合物結合形成光化學煙霧，其毒性更強。如在20世紀70年代初日本東京發生的一起光化學煙霧，使上萬人喉頭發炎、眼鼻受到刺激甚至昏倒。因為在這些反應中產生了各種毒性很強的二次污染物，如臭氧、過氧乙酰硝酸酯（PAN）、過氧苯酰硝酸酯（PBN）以及過氧丙酰硝酸酯（PPN）等。大氣NO_x濃度的微小增加都會加重光化學煙霧的污染。造成區域性的氧化劑污染和細顆粒物污染，使區域空氣質量退化、太陽輻射減少、氣候發生變化，使農作物減產，對生態系統造成損害。光化學煙霧會使大氣能見度降低，對眼睛、喉嚨有強烈的刺激并產生頭痛、呼吸道疾病惡化，嚴重的甚至可能導致死亡。由于大氣的氧化性，NO在大氣中可形成硝酸和硝酸鹽細顆粒物，同硫酸和硫酸細顆粒物一起發生遠距離傳輸，加速了區域性酸雨的惡化程度。我國一些地方的酸雨污染已經由單一的硫酸型向硝酸根離子不斷增加的復合型轉化。大氣中的NO_x也破壞著臭氧層。臭氧層對大氣的循環以及大氣的溫度分布起著重要的作用，臭氧層被破壞使平流層獲得的熱量減少，達到地球表面的太陽輻射增加，導致全球氣候變化。紫外光輻射增強會引起皮膚病、白內障及免疫系統的疾病等。大氣被NO₂污染后還會使得機器設備和金屬建筑物過早地損壞，妨礙和破壞植物的生長，降低大氣的可見度，阻礙熱力設備出力的提高甚至使設備的效率降低。

電力行業是國民經濟的基礎行業，由于經濟的快速發展，電力需求隨之不斷增長。大容量高參數的火電機組的NO_x排放總量日益增加。僅電廠燃煤量就占全國煤炭消耗總量的約50%。這個比例仍有不斷增加的趨勢，其燃煤產生的大氣污染物也將持續增長。我國燃煤發電主要是直接燃燒的方式，煤炭燃燒產生大量的煙塵、硫氧化物、氮氧化物、汞等重金屬氧化物以及二氧化碳，還有廢水和固體排放。經過近幾十年的努力，固體渣和廢水的排放、煙塵的排放都得到了有效的控制。二氧化硫的排放控制也取得了成效。因此氮氧化物成為繼二氧化硫之后燃煤發電污染物治理的重點。據測算我國2000年氮氧化物的排放量為1500萬噸，如果不加以控制預計到2020年氮氧化物的排放量將達到2639萬噸。然而我國環境的二氧化硫容量只有1620萬噸，氮氧化物的環境容量只有1800萬噸。我國出現酸雨的城市已有265個，控制氮氧化物的排放是我國經濟可持續發展亟待解決的重要問題。

在目前各種脫硝技術中，選擇性催化還原脫硝（SCR）法是應用最多、效率最高而且是最成熟的技術之一。該技術在20世紀70年代末80年代初首先由日本發展起來，之后迅速在日本、歐洲、美國等國家和地區的電站得到應用。截至2014年底，我國脫硝機組的裝機容量超過6.87億千瓦，約占燃煤機組總裝機容量的83.2%，其中，95%以上的脫硝工程采用SCR法工藝。