燃煤污染物的形成机理与防治技术
作者：肖兴祥，郑婷婷，宋国磊，郭千鹏，康环，张金海，陈贤忠，李斌 杨伟基，李照新，曹长青，张国辉，徐小军，张忠友，周涛
联系方式：151********
摘要
纵观当今世界的能源结构利用和污染物的治理与排放，可以很显然的看出现在我们面临的严重问题。由于经济的快速发展，能源的不合理利用，以及污染物的大量排放，给环境带来了很大的压力，甚至波及到我们身边的环境问题，比如居住条件的不良影响，
2
CO 带来了
冰层的融化，导致温室效应正在加剧；SOx 和NOx 在空气中形成酸雨，对现代的建筑物，以及大片的绿化带有很强的腐蚀影响；NOx 甚至对大气臭氧层有很大的伤害，导致臭氧层空洞的现象发生，为了给人类带来更还得居住环境条件，这些都不得不要努力去减排，治理而且要防治结合。近年来，无论是我们国家还是世界，都对污染物进行了不同程度的研究与治理，尤其是在使用量最大的燃煤污染物的形成机理和防治技术上投入了大量的精力和财力。而从开始到现在，燃煤污染物的形成机理已经越来越清晰，这对于我们采取防治措施有了很大的帮助。经过几十年的努力，在燃煤污染物的治理技术上，已经有了很大的进步，上升了一个台阶。从开始的对燃烧之前的碳进行脱硫处理，到现在的燃烧室里的各种技术，对
NOx ，SOx ，2CO ,CO 以及各种粉尘污染物的形成机理的理解和防治发展都取得了很大
的进步。本文主要就是针对燃煤污染物的形成机理，以及防治技术进行了一个统计和概述。主要介绍了当前中国的能源现状，燃煤污染物给环境带来的压力；NOx 的形成机理和防治技术，SOx 的形成机理和防治，粉尘颗粒如汞的排放以及
2
CO 引起的温室效应对大气的影
响。
【关键词】 燃煤污染物 防治技术 形成机理 危害 能源
目录
一 能源现状与大气污染物排放 (2)
1 中国能源现状 ....................................................................................................................... 2 2 大气排放物以及危害 ......................................................................................................... 3 二 燃煤污染物的种类以及形成机理 . (4)
1 硫化物 (4)
（1）硫化物的存在形态和形成机理 ............................................................................. 4 （2）含硫氧化物对环境的危害 ..................................................................................... 4 2 氮氧化物 . (6)
(1) 组成及形态 (6)
（2）
x
NO 的形成机理 (7)
3 汞....................................................................................................................................... 11 4 可吸入颗粒 ......................................................................................................................... 13 三 煤污染物控制 (14)
1 烟气中SO 2的脱除 ............................................................................................................ 14 1活性炭吸附法 .. (14)
2 工艺过程及设备 ......................................................................................................... 15 2硫化氢的脱除 ...................................................................................................................... 16 3 氮氧化物的减排技术 (17)
1低
x
NO 燃烧技术 (17)
2烟气再循环 .................................................................................................................. 18 四 防治技术发展【28】 (18)
1. 选择性催化还原（SCR ）工艺 ........................................................................................ 19 五 总结.. (20)
一 能源现状与大气污染物排放
1 中国能源现状
目前，中国能源消费量已位居世界第二，仅次于美国。但以煤炭为主要能源的消费模式已愈来愈不适应经济和环境可持续性发展的要求。加之石油和其它替代能源供应的相对不足，对中国经济发展造成的制约愈加明显，尤其是在全球油价高涨的今天。这些因素需要中国重新审视国家的能源战略，以保障能源安全。消费结构上，煤炭消费比率虽然逐步降低，但在今后10—20年在中国能源生产与消费中仍将占据支配地位，能源问题日益突出【1】。
中国煤炭大多直接燃烧使用,用于工业锅炉、窑炉和采暖的煤炭占47.3%,在使用效率不高的同时造成严重的环境污染。煤炭消费是造成煤烟型大气污染的主要原因，也是温室
气体排放的主要来源，以煤为主的消费方式持续下去，将给生态环境带来巨大压力。中国能源困境的应对策略实行全球能源战略是保障经济长期安全稳定的前提。对世界任何国家而言，多渠道的能源都是保障能源安全和经济可持续发展的前提。问题之二：能源消费结构存在缺陷，环境压力加剧。中国是世界上为数不多的几个以煤炭为主的国家之一,能源消费模式偏离当前世界以油气燃料为主的基本趋势【2】。
中国政府于2007年12月18日宣布成立国家石油储备中心，标志着中国开始着手处理保障体系中相对薄弱的储备体系。中国政府需借鉴国际经验，积极开发利用新能源、可再生能源、核能等能源。发展太阳能、水电、生物能源等新型能源，加大其在能源消费结构中的比重。日本政府1993年就提出了旨在开发利用新能源的“新阳光计划”，大力开发新能源，采用太阳能、风能、燃料电池、氢能、超导能等。同时积极开展潮汐、波浪、地热、垃圾等发电的研究和实验。【3】中国还可以利用核工业体系相对完善的优势，加大核能的开发利用。中国是世界上为数不多的拥有较完善核能技术的国家之一，这为中国核能技术的开发利用创造了有利条件。从目前中国核电站的建设数量来看只有秦山核电站（一、二期）、大亚湾核电站、三门、阳江等为数不多的核电项目，进一步发展的潜力巨大。最后，提高现有能源的利用效率，厉行节能政策。在短期和中期内，中国煤炭资源作为主要能源的地位很难改变，因此通过洁净煤等技术的使用进而提高资源的使用效率和减少污染，应成为一个中期战略。【4】
2 大气排放物以及危害
火电厂的污染物对人的身体造成很大的危害，尘粒不仅本身污染环境，还会与二氧化硫、氧化氮等有害气体结合，加剧对环境的损害。在大气中二氧化硫氧化成三氧化硫的速度非常缓慢，但在相对湿度较大、有颗粒物存在时，可发生催化氧化反应。此外，在太阳光紫外线照射并有氧化氮存在时，可发生光化学反应而生成三氧化硫和硫酸酸雾，这些气体对人体和动、植物均非常有害。大气中二氧化硫是造成酸雨的主要原因。火电厂排放的氧化氮中主要是一氧化氮，占氧化氮总浓度的90％以上。一氧化氮生成速度随燃烧温度升高而增大。它的含量百分比还取决于燃料种类和氮化物的含量。煤粉炉氧化氮排量为440～530ppm;液态排渣炉则为800～1000ppm。二氧化氮刺激呼吸器官，能深入肺泡，对肺有明显损害。一氧化氮则会引起高铁血红蛋白症，并损害中枢神经。【5】火电厂热排水主要是经过凝汽器以后排出的循环水，一般排水温度要比进水温度高8℃。如热水排入水域后超过水生生物承受限度，则会造成热污染，对水生生物的繁殖、生长均会产生影响。现在最新的污染物可算是PM10和PM2.5。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
可吸入颗粒物（PM10）在环境空气中持续的时间很长，对人体健康和大气能见度影响都很大。一些颗粒物来自污染源的直接排放，比如烟囱与车辆。另一些则是由环境空气中硫的氧化物、、挥发性有机化合物及其它化合物互相作用形成的细小颗粒物，它们的化学和物理组成依地点、气候、一年中的季节不同而变化很大。可吸入颗粒物通常来自在未铺沥青、
水泥的路面上行使的机动车、材料的破碎碾磨处理过程以及被风扬起的尘土。最近，国家根据污染状况和治理技术的发展出台了新的污染物排放标准。对于燃煤锅炉来讲，粉尘颗粒的
排放标准是303/mg m ,x so 的排放标准为1003/mg m ；x NO 的排放标准也是1003
/mg m ； 0
Hg 以及其化合物最新排放标准为0.033
/mg m 。【6】
二 燃煤污染物的种类以及形成机理
1 硫化物
（1）硫化物的存在形态
煤燃烧产物有两种物态。固体，主要成分为灰分，一般通过除灰设备清除，以做为其他产业的原料等，一般不会对环境造成较大的污染。气体，燃煤污染主要集中于此，其主要成分为CO 2，CO ，
x
so ，
x
NO 以及固体悬浮颗粒（粉尘），另外根据燃的种类还会含有某些
重金属污染物。CO 为有毒气体，但通过设备以及工艺的改进可将其控制在合理水平以下；x
so 中的
2
SO 是形成酸雨的罪魁祸首，酸雨对建筑物，植物，水质等都有极大的危害；NO x 和
固体悬浮颗粒可形成阴霾天气等多种危害，估计悬浮颗粒可通过除尘设备除去直接直径在微米级以上的颗粒，但现在工厂对纳米级的颗粒仍然毫无办法，纳米级的悬浮颗粒对人体有极大危害。
煤中硫有三种存在形态：有机硫、硫化物和硫酸盐硫。煤燃烧后．大部分硫以2
SO 、SO 3形
态存在于烟气中。一般认为：硫酸盐硫对炉内
2
SO 生成量贡献不大，故其一般由有机硫和
黄铁硫矿产生。煤中的有机硫划分为脂肪硫和芳香硫。煤的变质程度越探，煤中的有机芳香硫份额越大。研究表明：在各种有机硫的热转化行为中，芳香硫的化学性质最不活泼。燃烧过程中，一般认为煤中的有机硫进入挥发分，黄铁矿硫留在半焦中燃烧。【7】
（2）含硫氧化物对环境的危害： 二氧化硫对人体的危害：
二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，在空气中往往被飘尘吸附。因
此，人体吸入过多的
2
SO 会引起或加重呼吸器官疾病：如鼻炎、咽喉炎、支气管炎、支
气哮喘、肺气肿、肺癌等危害人体健康的疾病。
2
SO 对植物的危害：
2
SO 通过叶面气孔进入植物体，在细胞或细胞液中生成2--33SO HSO H
或和。如果2
SO 浓度和持续时间超过本身的自解机能，就会破坏植物正常的生理机能。
酸雨的形成。酸雨的危害主要是对生态环境的破坏及建筑物的破坏。（图1为酸雨的形成过程）【8】
图1
（3）含硫氧化物的形成主要是存在于煤中硫在燃烧过程中发生氧化反应而形成。 硫在煤中主要有两种存在形式： 有机硫 和 无机硫。 不同类型的硫的分解温度
种类 有机硫 噻砏硫 黄铁矿 硫酸盐 分解温度
300—400℃
580—600℃
500—550℃
1100℃以上
对于有机硫，燃烧过程中首先分解成
2H S
，然后在转化为
2
SO 。
对无机硫的燃烧过程中有如下转化。
2
FeS 是煤中主要的含硫成分，在燃烧过程中一般又热分解及其与
2H 、CO 及
2
O 的反应。以下为
2
FeS 在不同条件下的反应：
400℃以上的分解反应：2FeS →FeS +S
FeS →Fe +S
富氧500℃以下：
224243223822()112FeS O Fe FeSO Fe SO SO Fe O +→++++
富氧500℃以上：22223
41182FeS O SO Fe O +→+
()222234243
103112222FeS O SO Fe O FeSO Fe SO +→+++上述形成的
()243
2Fe SO 在650℃时，将分解成
3
SO 及
23
Fe O ，分解产生的及存
在的硫将被氧化成2
SO 。
在还原条件下：
222FeS H FeS H S
+→+
2H S
将被氧化成
2
SO 【9】
燃料中硫通过燃烧反应主要形成2
SO ，也有少量的
2
SO 被氧化成
2
SO .机理如下所
示：
2O O O
?+
23SO O M SO M ++?+ （M 为第三体，主要是吸收能量的作用）
此过程中3
SO 的生成主要取决于火焰中生成的氧原子浓度
2 氮氧化物
(1)组成及形态 主要包括，包括NO ,
222324
,,,NO N O N O N O 。燃煤锅炉生成的NO 有热力
x
NO 和燃料
x
NO 两种。热力
x
NO 系助燃空气中2
N 在高温下与
2
O 化合而成，燃料
x
NO 则由煤中N 氧
化生成。煤粉妒燃烧条件下生成的
x
NO 主要以NO 为主约占
x
NO 总量的9O ％ 以上．其次为2NO 。在主要污染物
x
NO 中，一般又以燃料
x
NO 为主，约占
x
NO 总量的50％ ～75％ 以
上，而热力型
x
NO 较少。热力NO 的生成机理最早由Zeldovich 提出，其生成过程可用
Zeldovlch 连锁反应描述如下：
22O M O M +→+ 2O N NO N +→+ 2N O NO O
+→+
F'enimore 发现热力
x
NO 生成还与下列反应有关：
N OH NO H +→+
研究表明：温度对热力
x
NO 的生成有决定性的影响，两者呈指数关系。热力
x
NO 生成的另
一主要条件是氧浓度，其生成量与氧浓度平方根成正比。煤中氮化物由成煤植物中蛋白质分解而来，含量一般为0．5％ ～2％。目前知道煤中氮化物存在着两种不同的化合状态：一种是不稳定的胺化台物，受热时易分解，生成挥发性氮化物；另一种是稳定的环状化合物，
它残留于炭中燃料
x
NO 的生成途径有两条：一条由挥发份中的燃料N 转化为
x
NO ，另一条
则由焦炭中的燃料N 转化为
x
NO 【10】
危害： 主要是形成酸雨，具体见硫化物。 （2）
x
NO 的形成机理
根据其生成起源与生成途径，x
NO 可以分为三类（1）热力型
x
NO （2）瞬时性
x
NO （3）
燃料型x NO 。
热力型x
NO 的形成机理 ：
2O N NO N
+→+ 2O N NO O
+→+
OH N NO H +?+
此三式合称为扩大Zeldovich 机理。从上述可看出，氧原子起活化链的作用，他起源于
2
O 的高温离解。因此温度对NO 的形成起主要的作用。除此之外，过剩空气系
数及烟气停留时间同样是影响NO 的生成因素。如下图2所示：
图2【11】
NO 之间的转变:
222N O NO
+? (1)
222
1
2N O NO +? (2)
（1）次两方程式的化学平衡常数如下图所示： T/K
K1
K2
T/K
K1
K2
300 3010-
610
1500 1.1*5
10- 1.1*2
-10 1000 7.5*9
10- 1.2*210 2000 4.1*4
10
-
3.5*3
-10 1200
2.8*7
10
-
1.1*1
10-
2500
3.5*1
-10
(2)反应222N O NO +?和22212N O NO +?在各种不同温度下的NO 及2
NO 的含量：
T/k NO/6
10
- N 2O /6
10-
T/K NO/6
10-
N 2O /6
10-
300 1.1*1010-
3.3*5
10-
1400 250 0.87 800 0.77
0.11
1873
2000
1.8
对于
2
NO 的形成，K2随温度升高而减少，因此低温利于
2
NO 的形成，在较高温度下
2
NO 分
解成NO ，当温度升高到1000K 时，
2
NO 生成量比NO 低的多。在烟气排出后，随着温度降低，NO 变的不稳定。然而NO 分解成
2N 和
2
O 的反应。由于具有较高的反应活化能，其
反应速率缓慢，在动力学上受限。因此在高温下形成的NO 在低温下将会被氧化成2
NO ，而
不是分解。【12】 (2) 瞬时型x
NO
瞬时型
x
NO 在富燃料条件下在火焰区快速形成的，起源于空气中的
2
N ，经HCN 、NH 、
N 等中间产物形成的。而HCN 、NH 、N 等中间产物又是由碳氢化合物分解过程形成的
活性碳化氢（CH 、
2CH ,3
CH ）与
2
N 反应生成的。
2CH N HCN N
+?+ 22CH N HCN NH
+?+
HCN 和NH 在一系列的反应生成CN 、N 、中间产物在与活性氧化基CO 、2O 、OH 等
反应，便生成NCO ,NCO 进一步被氧化成NO .其形成可用下图3表示：【13】
图3
燃料型
x
NO 的形成机理
燃料中的氮有机化合物先后在高温下受热分解形成i NH 、HCN 等中间产物Ⅰ，i NH
和
HCN 能被含氧原子的化学组分R （OH 、O 、2
O ）氧化成NO 和
2H O
，或者他们与生成的NO 反应生成2
NO 和
2H O
，即
I R NO +→+、、、、、 I+NO →2N +、、、、
由燃料N 生成的中间产物I 的速率很快，最终的x
NO 生成就取决于这两个过程的竞争。
一般情况下，燃料型
x
NO 主要来源于挥发分氮的转化，占总量的60%-80%，其余的来源于焦
炭氮。挥发分氮的主要氮化合物事HCN 和
3
NH .他们遇到氧后，HCN 首先氧化成NCO ，
2N
HCN
NCO
NO
ｉ
ＨN 2N
CN
+CN O ，OH
2
O CH 、C 2H 、3CH
H
O ，OH
2
O NO
NCO 在氧化性环境中会进一步氧化成NO ，在还原性环境中，NCO 则会生成NH ，NH 在氧
化环境中进一步氧化成NO 。同时又能与生成的NO 进行还原反应，使NO 还原成2N ，成为NO 的还原剂。以下为反应的化学方程式：【14】
氧化环境中，HCN 氧化成NO ： NH 在氧化环境中： HCN+ O<=>NCO+H NH+
2
O <=>NO +OH
NCO+O<=>NO+CO NH+OH<=>NO +2H NCO+OH<=>NO+CO+H NCO+H<=>NH+CO
3
NH 氧化成NO ：
3
NH +OH<=>N 2H +
2H O
3
NH +O<=>2NH +OH
2NH +O<=>No+2H
在还原条件下，NCO 生成NH:
NCO+H<=>NH+CO NH 在还原性条件下： NH+H<=>N+2H
NH +NO <=>2N +OH
过剩空气系数（空气/燃料当量比）对氮氧化物转化速率影响很大，如下图：
图4
H【15】
在富燃料的条件下，氧气缺乏状态，此时燃料中的氮形成大量的N
i
，HCN等中间产物I，与碳氢竞争不足的氧气，由于其竞争力不足，而转向与生成的No反应，使NO被还原成氮气。在富氧条件下则相反。
3 汞
图5
图6
（1） 汞在煤中的存在状态：
汞极易挥发且在煤中含量极小，目前科学研究探明，汞主要以固溶物分布于黄铁矿中。 （2） 汞的排放过程：
煤在炉膛中燃烧时，煤中的汞几乎全都从煤中释放出来，并以0
Hg （g ）的形式存在。进入尾部烟道后，随着烟气温度的进一步降低，0
Hg （g ）的迁移会有两种不同的途径：一是
0Hg （g ）与烟气各种组分发生均相氧化反应生成+2H g （p ）,二是0Hg （g ）和生成的+
2H g （p ）与固态产物发生气固吸附作用生成Hg(p),并且在很多情况下会伴随者0
Hg （g ）与固
态产物的非均相催化氧化作用。下面是汞排除的是示意图7【16】：
图7
（3）汞对环境的污染：
Hg（g）。他是具有很高的挥发性和较低的水溶汞排放到大气中的主要形态是气态单质0
性；即是大气环境中相对稳定的形态，可以在大气中停留两年以上漂移并传输到很远的地方，
H g（g）具有良好的水溶性部分气形成全球范围内的汞污染和汞迁移。气态氧化汞具有+2
态汞容易被微颗粒所吸附而变成颗粒态汞Hg(p),因此气态氧化汞和颗粒汞成为大气循环的
H g通过降水进入江河湖泊，造成严重主要沉形态，形成局部的汞沉降污染同时可溶性的+2
的水污染。【17】
4 可吸入颗粒
主要有两类，一类为亚微灰（细颗粒），另一类为残灰（粗颗粒），形成机理见下图8
所示。
图8
亚微米灰的形成：煤中部分有机物会从焦炭颗粒内气化，气化产物不断向外扩散，在焦炭边界遇氧发生反应，当无机蒸汽达到饱和时，一部分气相组分课发生均相成核，形成许多小颗粒，另一部分可凝结到周围的已存在的颗粒中去（即异相成核）同时，颗粒之间的相互碰撞引起凝并，使颗粒不断放大。
残灰颗粒的形成：残灰来源于大部分矿物（>99%）是焦炭燃尽后的固体残渣。焦炭燃烧过程中，由于表面碳的氧化，使包含其中的矿物颗粒裸露出来，在焦炭表面融化形成球状灰滴，
随着燃烧的进行，焦粒不断缩小颗粒表面邻近的灰粒可相互接触，聚合在一起形成更大的灰粒，同时，焦炭颗粒会发生破碎，生成许多的大小不一的飞灰颗粒。 危害：主要污染大气，使空气变得浑浊，影响人的健康【18】。
三 煤污染物控制
我国能源消费以煤为主，大气中造成的污染主要是燃煤引起的烟煤型烟雾污染。在大气污染物总排放量中，燃煤污染物2
SO 87%，NO x 67%，烟尘占60%。
硫氧化化物控制技术 减少燃煤
x
so 排放的措施。主要有燃煤前脱硫，燃烧中脱硫，燃烧后脱硫。燃烧前脱硫即
对原煤进行脱硫，燃料脱硫。燃烧中脱硫：煤在燃烧过程中生成的
2
SO 如果遇到金属氧化
物氧化钙，氧化镁等会发生反应生成硫酸钙，硫酸镁而被脱除。因此在煤燃烧中通过加入合适的脱硫剂就可以把
x
so 固定在灰渣中。燃烧后脱硫：烟气脱硫能快速控制硫氧化物的排放，
烟气脱硫有多种分类方法，通常按吸收剂的状态分为湿法，干法及半干法【19】。
1 烟气中SO 2的脱除
1活性炭吸附法
（1）脱硫原理 活性炭是良好的吸附剂，他可以吸附2
SO 从而减少其排放。同时，活性炭
可再生，再生时放出高浓度的2
SO ，进一步还原成硫，或氧化成硫酸，从而回收硫资源，
反应过程如下： 吸附过程
SO
→
2SO *
2
O →2O *
2H O
→
2H O *
氧化过程 2
SO ＋O *→SO 3
*
水和过程 SO 3
*
＋
2H O *
→H 2SO 4
*
稀释过程 H 2SO 4
*
＋n H O *
→(H 2SO 4·n
2H O
)
注：*为吸附状态
（2）影响活性炭吸附因素
①活性炭的比面积，比面积大利于吸附
② 烟气中氧和水蒸气的分压，分压高有利于吸附
SO 2的氧化及生成硫酸均为放热反应，吸附操作存在一个最适宜操作的温度。【20】
2 工艺过程及设备 （1）鲁奇法
鲁奇法是高比面积的活性炭作为吸附剂，并对其微孔浸渍促进剂。这种活性炭能在100摄氏度以下直接催化使2
SO 氧化并转化为硫酸。
含
2
SO 的烟气首先进入文丘里管洗涤器和循环冷却（有利于吸附），之后进入吸附罐，自
上而下连续通过吸附层，所生成的硫酸经连续喷水将其洗出，并排出吸附罐。所排出的浓硫
酸浓度为10%~15%，将其送入浓缩设备，凝缩后可获得浓度为70%的硫酸。 鲁奇法使用的活性炭价格昂贵，且活性炭用量并不少，处理一台500兆瓦锅炉的烟气量需要吸附约3500吨，投资高。 （2）日东—东电法
采用数个活性炭吸附罐进行操作，同时保持一个活性吸附罐进行洗涤再生。操作周约60小时，其中约36小时吸附，20小时干燥，7小时水洗。
2
SO 吸收率约为85%，水洗后
可得到浓度为20%的浓硫酸。经过浸没式燃烧蒸发器浓缩后，可获得浓度为65%硫酸。 活性炭吸附罐为固定床设备，活性按颗粒径约为6毫米，床层操作，气速约为0.45米每秒 为了避免烟气中的灰尘覆盖活性 表面，影响吸附效果，烟气在进入 吸附罐之前先经过除尘器除尘，要求烟气量小于45毫克每立方米，每年活性炭的耗损量为总装填量的2%.【21】 （2） 氨法
采用氨法脱除烟气中的2
SO
NH 3＋2H O
＋
2
SO →NH 4HSO 3
2NH 3＋
2H O
＋
2
SO →(NH 4)2SO 3
(NH 4)2SO 3＋2H O ＋
2
SO →2NH 4HSO 3
(NH 4)2SO 3对
2
SO 有很好的吸收作用，他是氨法主要的吸收剂，采用氨吸收烟气中的
2
SO ，实际上是以循环(NH 4)2SO 3和NH 4HSO 3的水溶液循环吸收
2
SO 的过程，随着
(NH 4)2SO 3的增大，吸收能力降低，需补充氨水将NH 4HSO 3 转化成(NH 4)2SO 3 NH 4HSO 3＋3
NH →(NH 4)2SO 3
采用吸收
2
SO 的工艺方法有氨——酸法、氨——亚硫酸氢氨法、氨——硫酸氨法和氨——
石膏法。采用氨吸收2
SO 法，，现在用于电厂锅炉烟气脱硫【22】。
（3）海水脱硫 烟气中的
2
SO 被海水吸收并与氧发生反应，产生硫酸根离子以及氢离子。由于氢离子浓度
的增加，导致海水的PH 值降低，但由于海水中有大量的硫酸根离子存在，他与氢离子反应，产生二氧化碳和水，从而使海水的PH 值回复正常。所生成的二氧化碳一部分要溶于水，其余的放入大气。整个脱硫的过程消耗一定量的氧气。由于氧气是海洋生物必需的，所以对用过的海水做空气暴晒处理，以保证海水的含氧量并去除二氧化碳。其反应如下：
2
SO ＋
2H O
＋1/2
2
O →SO 4
_
2 ＋2H
HCO 3＋H →CO 2＋
2H O
海水脱硫只能适于沿海。位于沿海的电厂一般都用海水作为凝气器的循环水，直接利用凝汽器下游的循环水就可以进行脱硫。 （4） 循环流化床法【23】
循环流化床法脱硫，是一种采用石灰或消石灰作为吸收剂的干法、半干法的脱硫工艺。他的操作是以循环流化床原理为基础，吸收塔具有循环流化床的一些优点。由于吸收剂不断的再吸收塔内循环，增加了烟气与吸收剂的接触时间，大大提高吸收剂的利用率。在钙和硫比合适时，达到湿法相近的效率。流程简单，而且对烟气中
2
SO 含量多少都能适应，但处理后
的烟气中含尘量大，增加了除尘器的负荷。
吸收剂采用石灰或消石灰。如采用石灰，当向吸收塔内喷水后，反应如下： 生石灰与水滴结合产生水和反应 CaO ＋
2H O
→Ca(OH)2
2
SO 与液滴发生反应
2
SO ＋
2H O
→H 2SO 3
上述生成物发生反应
2Ca(OH)2＋2H 2SO 3→2CaSO 3`2H O
＋
2H O
亚硫酸钙和烟气中的氧发生反应
2CaSO 3`H 2O ＋H 2O ＋
2
O →2CaSO 4`4
2H O
如果烟气中还有HCl 和HF 等酸性气体也可与Ca(OH)2反应 Ca(OH)2＋2HCl →CaCl 2＋22H O
Ca(OH)2＋2HF →CaF 2＋22H O
2硫化氢的脱除
（1） 低温甲醇洗涤法
低温甲醇洗涤法属于湿法脱硫中德尔物理吸收法之一 脱硫原理
低温甲醇洗涤法脱硫是利用二氧化碳，硫化氢，有机硫，氰化物和不饱和烃等物质在高压低温下能高度溶解于甲醇，当压力降低又能从甲醇中解析出来的特性，从而达到从煤气中脱除上述一些物质的目的。而一氧化碳，氢气，甲烷，一氧化氮等几乎不溶于甲醇。另外，低温甲醇洗涤法还可以脱除煤气中的轻质油。最大优点是，可将粗煤气净化的几个工序集中在一起，从而简化了流程【24】。 （2） 改良ADA 法
ADA 溶液属于湿法脱硫中直接氧化法，在稀硫酸纳溶液中只添加ADA 溶液做为脱硫剂的，成为ADA 法。为了提高反应速度，在脱硫剂中加入一定量钒酸盐，成为ADA 改良法。改良ADA 法是煤气脱硫的主要手段之一。 （3） 高温法
煤气的高温脱硫是基于整体煤气化联合循环发电技术的需要。高温煤气脱除硫化氢，煤气可以少损失其热值的10%~20%，可使联合循环发电效率提高2%以下，不仅如此，还可以使煤气净化系统省去换热器，使系统得以简化，节省投资，且煤气不需要冷却，也不致使煤气中的焦油和杂质堵住管道。同时高温法脱硫何以保留煤气中的水蒸气和二氧化碳，这些气体可以直接推动燃气轮机做功增加输出功率【25】。
3 氮氧化物的减排技术
1低
x
NO 燃烧技术
用改变燃烧条件的方法来降低x
NO 的排放，统称为低
x
NO 燃烧技术。在各种降低排
放污染物的技术当中，低
x
NO 燃烧技术是采用最广，相对简单，经济并且最为有效的方法，
总结其方法，可有以下分类。 （1）低过量空气燃烧
使燃烧过程尽可能的在接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过量氧的减少，来抑制
x
NO 的生成是最简单的降低
x
NO 排放的方法。一般来说，采用低过量空气燃烧可以降低
x
NO 的排放25%~20%。但是采用这种方法有一定的限制条件，若炉膛内的氧量浓度过低，
低于3%时，就会造成CO 浓度的急剧增加，从而大大增加未完全燃烧的热损失，同时也会引起飞灰含碳量的增加，燃烧效率降低，因此，在锅炉设计时，必须全面考虑，选择最合理的过量空气系数。
（2）空气分级燃烧
空气分级燃烧法事美国在20世纪50年代首先发展起来的。它是目前使用最为普遍的低
x
NO 燃烧技术之一。其基本原理是，将燃料的燃烧过程分析阶段来完成。在第一阶段，将
从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃料空气量的70%~75%，使燃料在缺氧的富燃烧条件下燃烧，由此可在还原性的气氛中降低了生成
x
NO 的反应率，抑制了
x
NO 的生成量。此
方法最简单的就是对前墙或者前后墙布置燃烧器的原油炉膛进行改装，将顶层燃烧器改作
“上风口”喷出，将原来由顶层燃烧器送入炉膛的煤粉改为由下面富燃料燃烧。从而抑制
x
NO 的生成，经验表明，一般可降低
x
NO 在15%~30%之间。采用空气分级燃烧技术时，由
于在第一级燃烧区内空气过量系数小于1，因此必然会产生大量不完全燃烧产物，以及大量没有完全燃烧的燃料，这样就十分有利于抑制x
NO 的生成【26】。
（3）燃料分级燃烧
由
x
NO 的破坏机理可知，已经生成的NO 在遇到烃根CHI 和未完全燃烧产物 CO ，H2，
C 和CnHm 时，会发生NO 的还原。
利用这一原理，将80-%~85%的燃料送入第一级燃烧区，在过量空气量大于1的条件下燃烧并生成NO ，其余15%~20%的燃料则在主燃烧器的上部送入二级燃烧区，在过量空气量大于仪的条件下形成很强的还原性气氛使得在一级燃烧区中生成的x
NO 在而级燃烧区内还原
成为N2。这还抑制了再燃烧去中x
NO 的形成，
使得
x
NO 降低50%以上。为保证对
x NO 的还原效果，必须保证让再燃烧区内还原
x
NO 所
需要的烃根浓度，并且过量空气量的选取一般是在0.7~1.0之间【27】。
2烟气再循环
烟气再循环过程是在锅炉的空气预热器前抽取一部分低温烟气或者直接送入炉内或者与一次风，二次风混合后送入炉内，这样不但可以降低燃烧温度，而且也降低了氧气的浓度，因而可以降低
x
NO 的排放浓度。
再循环烟气量
再循环率= ——————————*100%； 无再循环时烟气量 根据经验表明，当烟气再循环率为15%~20%时，煤粉炉的
x
NO 排放浓度可降低25%左右。
但是考虑到综合因素，一般情况下，再循环率控制在10%~20%之间对抑制x
NO 的生成效果
最佳。
四 防治技术发展【28】
在低
x
NO 排放的技术上，比较著名的有德国steinmuller 公司设计的SM 型低
x
NO 燃
烧器，巴布科克---日立公司研制失误HT--NR 型 低
x
NO 燃烧器，巴布科克·威尔科克公司
的XCL 燃烧器，美国的瑞利斯多克公司的CCV 型燃烧器，日本三菱公司的PM 型低
x
NO 燃
烧器等。而对于燃料分级燃烧技术而言，德国的斯坦缪勒公司开发的MSM 型旋流煤粉燃烧器以及巴布科克--日立公司在DRB 双调风低
x
NO 燃烧器的技术基础之上开发了用于烧油和
天然气的烟气循环利用燃烧器，日本三菱公司设计的SGR 型的烟气循环燃烧器降低了火焰中心的燃烧温度，有效地抑制了x
NO 的大量生成。此外，化学链烧技术也是新一代的从根
本上去除
x
NO 的先进燃烧技术，王逊等人提出的一中新型的以氢为燃料的燃料电池联合循
环，有效地避免了燃料与氧化剂的直接接触，从而来抑制
x
NO 的形成。
** 脱N 得另一种技术———烟气脱硝技术
1. 选择性催化还原（SCR ）工艺
选择性催化还原烟气脱硝技术是20世纪80年代初开始逐渐应用于燃煤烟气拖出x
NO ，
目前已经在日本，德国，北欧等国家的燃煤电厂广泛应用。 （1）SCR 工艺流程
-—370 ℃ 370 150 150 ——
3
NH —— ——— ——— ———
2 SCR 过程化学
SCR 的过程非常复杂，但是主要的反应是NH3在一定温度和催化剂的作用下有选择性的把烟气中的
x
NO 还原成为N2。
43NH + 4NO +
2
O → 4N2 + 6
2H O
4
3
NH + 2NO +
2
O → 3N2 + 6
2H O
【29】
以上面的第一个反应为主要反应，因为烟气中的95%的
x
NO 是以NO 的形式存在的。在高
温并且有催化剂的情况下，以上反应能够很好的进行，可以有效的抑制
x
NO 的排放浓度。
在烟气脱销技术过程中，由于整个反应的温度，3
NH 和
x
NO 的物质的量的比值，以及
接触时间的长短对
x
NO 的脱出率都会产生影响，所以，在设计实施过程中，一定要注意温
度的控制，还有对接触时间的把握，全面考虑，才能把脱除效率达到最大。一般情况下，接触时间控制在200ms ，温度则控制在310℃为最佳，
3
NH 与
x
NO 的比值应该设计在1左右，
一般在1以下。催化剂中V2O5的含量也会对脱除率有所影响，一般设计时选择其含量在5%左右对脱除率会有很大帮助。
锅炉 SCR AH ESP GGH FGD
在催化剂研究方面，美国和日本联合研究小组在不增加SO3氧化速率下来提高
x
NO 的
脱除率。在1995年5月份，TV A 公司做出了一个规模大约为1MW 失误中试，增加了脱除率影响因素的研究，从而大大的增加了
x
NO 的脱除率的研究速率。
在此基础上，对x
NO 的脱出技术的研究领域，还有选择性非催化还原工艺，SNCR/SCR 联合烟气脱销技术，
2SO -x
NO 同时脱销技术炙热碳还原法以及微生物法，
中国的能源以及环境现状已经刻不容缓的等待我们去解决，在现有技术的基础之上，我们应该尝试不同的能源方式和排污的不同途径。只有不断地创新，不断地去实践。在对大气污染物的处理技术中，尤其氮氧化物，硫化物等的治理都很迫切需要更好地方式。为了减小环境的压力负担，我们必须采取措施，在未来的20年内，要把环境治理再提高一个档次，真正的做到可持续的发展，环境和经济相互协调。利用多元化的途径来解决环境问题和能源问题。【30】
五 总结
随着现在能源技术的发展，在为污染物处理方法以及效果上可以看到很大的进步。在之前的对
2
SO 的处理还只是停留在燃烧之前的脱硫技术，但是这种技术对于
2
SO 的减排效果
不是很明显，而现在的各种脱硫技术已经成熟，氨法脱硫，循环流化床法，海水脱硫法以及活性炭吸附法等。从对硫燃烧前的处理到现在的对烟气的处理，尤其是氨法脱硫技术，不仅能够达到预期的效果，而且还有副产品化肥的产生，但是这种技术也有不足之处，就是成本比较高，能生成的化肥也是少之又少，质量也不是很好。在脱硫技术上，现有的几种方法都还是比较清洁的，如果能再此基础之上将成本投入大大减少，副产品也增多，达到少用多效就更完美不过了。脱硫技术还得发展，向着利用地热能，潮汐能地方向去发展，能够实现低投入，高质量的治理技术。
而在对
x
NO 的治理方面更是多种多样，现有的是而且大力倡导的是低
x
NO 燃烧技术。
此外还有烟气再循环技术，选择性催化方法等。在x
NO 地治理技术当中，利用催化剂的地
方比较多，因此在除
x
NO 技术发展中，催化剂的高效实用也成为了一个主流的思想，能够
找到适合的催化剂使用在技术当中是最有效地减排技术。而现有的催化剂的催化效率不高，导致在除氮过程中会留下一定得x
NO ，进而对空气造成不良的影响甚至破坏。因此，我认
为在
x
NO 地减排技术当中，朝着催化剂高效利用的一面发展会有更多的收获，当然，肯定
还有其他的技术，比如尝试利用转移间接处理的方式，不过这种方法会带来很大的经济压力，因为转移耗费大量的技术力量，所以，尽管有效，但是综合考虑的情况下，如果催化剂的发展能够兴起，就会在
x
NO 地减排方面有更多的收获。