氧化亚氮减排（通用8篇）
氧化亚氮减排 篇1
根据国家发展和改革委员会应对气候变化司提供的数据,截至2008 年12 月30 日,中国CDM(Clean Development Mechanism,清洁发展机制)项目官方受理并批准的全部CDM 项目已达1797 个。中国对外开展清洁发展机制项目合作数量与日剧增,中国应对气候变化的决心和努力正在得到国际社会的广泛认可。
根据1997年12月10日签署,2005年2月16日正式生效的联合国气候变化框架下的《京都议定书》,大部分工业国家承诺在京都议定书的第一阶段(2008-2012年)实现温室气体总量相比1990年降低5.2%。目前美国和澳大利亚还没有签署该议定书。中国作为发展中国家,在2012年之前不承担温室气体的减排责任,CDM发展潜力巨大。2008年中国取得联合国审批的CDM项目已位居全球第四位。
中国发展CDM的重点领域包括:可再生能源领域、能效提高领域、甲烷回收利用项目和煤层气开发。
1 项目建设概况
1.1 概述
柳化股份是一家以生产、销售硝酸铵、硝酸、氮肥、钾肥、纯碱、硝酸钠、亚硝酸钠、工业甲醇、工业甲醛、液氨等化工产品的上市公司。其中生产稀硝酸(中间产品)的装置已建成投产的就有5套,另有1套在建。已建成稀硝酸总生产能力达40万t以上。柳化CDM项目于2007年7月开工建设,开建3套氧化亚氮减排装置,设计年处理氧化亚氮3000 t(折纯,增温潜势折合93万t二氧化碳减排量)以上。柳化股份向日本三菱商事株式会社转让该项目产生的温室气体减排额,转让价格为10.5美元·t-1。柳化股份氧化亚氮减排CDM项目于2008年5月9日在联合国应对气候变化框架理事会(UNFCCC)成功注册。
1.2 项目建设的目的和意义
柳化股份建设氧化亚氮减排CDM项目的目的在于:将稀硝酸生产过程中产生的尾气中的氧化亚氮(N2O,俗称笑气,一种温室气体)分解为氮气和氧气并排向大气,而氮气和氧气均为空气的重要成分,排出的尾气不再污染大气或污染程度大大减少,由此可消除氧化亚氮排放可能产生的大气温室气体效应,从而达到环保排放之目的。
柳化股份氧化亚氮减排CDM项目建设的意义在于:(1)该减排项目是柳州市范围内的第1个工业CDM项目,这也是中国政府批准并在联合国成功注册的第2个以氧化亚氮(京都议定书规定的6种温室气体之一)作为温室气体减排对象的CDM项目。(2)减排项目可以实现经济效益与环境效益双赢。项目达产、达标后,每年可处理氧化亚氮3000 t以上,氧化亚氮的全球变暖温升潜能值为二氧化碳的310倍,相当于年减排二氧化碳90万t,通过国际碳交易市场出售年可创效益300万美元以上。
1.3 氧化亚氮减排装置过程设计
1.3.1 工艺流程
在与日本三菱合作之前,柳化股份已经建有5套稀硝酸尾气处理装置(即壳牌氨催化还原系统,简称SCR),大部份氮氧化物(NOx)得到处理,但N2O浓度仍然较高(850×10-6～1800×10-6),N2O需要进一步处理。
新设计、安装的稀硝酸尾气N2O减排装置(可再生触媒系统,简称RCS)流程为:稀硝酸尾气经原有壳牌氨催化还原系统(SCR)除掉大部分氮氧化物后,经蒸汽透平或省煤器回收部分热能后,进入RCS的触媒床层,在催化剂作用下,氧化亚氮分解为氮气和氧气。达到规定的转化率后,稀硝酸尾气排向大气。
驰放气和助燃空气进入RCS的燃烧室燃烧,产生的热量将催化剂加热。
单套N2O减排装置的简单工艺流程如图1。
1.助燃风机2.烧嘴3.RCS 4.启动风机5.SCR 6.透平机或省煤器7.烟囱
1.3.2 流程说明
进入RCS装置的NOx(包括NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5,但不包括N2O)浓度要求≤200×10-6,N2O浓度要求在850×10-6～1800×10-6之间(3套RCS略有差异)。
RCS装置要安装、使用符合联合国CDM执行理事会相关标准和要求的在线成分分析仪表和流量记录累积仪表。
一般地,N2O减排效率可达95%以上,设计的RCS装置N2O减排效率保证值要求达到87%。
设计工况下,柳化公司3套N2O减排装置进出系统物流列表如表1。
1.3.3 设备布置要点
氧化亚氮减排装置占地并不大,长宽约10 m×4 m,设备高出地面约10 m。但设备总质量较大(85～120 t),故土建基础设计要能达到其承重要求。
氧化亚氮减排装置布置时应尽可能靠近原稀硝酸尾气透平或省煤器出口,离放空管稍近的区域,并且设法使进出尾气管道配管方便。
注:配套公用工程:驰放气、仪表空气、循环冷却水此处从略
1.3.4 相关设计要点
1.3.4.1 防爆板
为保证RCS装置内触媒层安全,一般情况下,均要求在RCS装置入口(稀硝酸装置尾气出口)安装防爆板。
防爆板能够在RCS装置前后压力发生异常变化时保护催化剂不破碎、粉化。
1.3.4.2 尾气旁路
设置RCS装置旁路是有必要的。
在RCS装置故障停车时,稀硝酸生产排放出的尾气可通过设置的尾气旁路继续生产(避免稀硝酸装置随之跳车)。
在RCS装置正常停车过程中,也需要借助尾气旁路安全停车。类似地,稀硝酸装置计划停车可通过DCS(集散控制系统)联锁系统引导RCS装置安全停车。
1.3.4.3 系统压力降
由于原有稀硝酸装置在最初设计时并未考虑到将来安装氧化亚氮减排RCS装置需要,大多数稀硝酸生产装置NOx尾气出口压力(排大气)已经很低,不能满足后续系统压力降需要。柳化公司3套稀硝酸装置中的2套就出现这一情况。
为此,我们在RCS装置出口设置引风机抽负压来提高系统压力降,保证稀硝酸尾气能够克服RCS装置系统阻力(约12.7 kPa)。
1.3.4.4 冷凝酸
稀硝酸生产中排出的NOx尾气中会有少量的稀硝酸蒸气。在进出RCS系统、RCS装置内局部区域,由于温度发生变化,会在RCS系统内冷凝成液滴积聚在设备、管道底部或附着在催化剂表面,可能会造成系统阻力增加和材料腐蚀。因此,RCS装置配管设计时应考虑设备、管道低点排液。
1.3.4.5 设备、管道材质
考虑到RCS装置接触的介质为Ⅲ级(中度危害),强腐蚀性的稀硝酸,温度在200 ℃左右,所以RCS装置本体、排气筒、管道、阀门、管件、管道附件(比如防爆板、膨胀节)、仪表件、与尾气有接触的引风机部件等均须采用耐稀硝酸腐蚀的材料,比如03Cr19Ni10(304L)、08Cr19Ni9(304)。
2 装置性能特点
作为催化剂供货商的日本SUMIKO环境工程有限公司在其合同技术附件中称,该公司提供的催化剂用于N2O减排装置有以下特点:
(1)对稀硝酸生产(原料消耗、产品产量等)无影响;(2)比直接燃烧尾气消耗燃料费用低;(3)与其他方法比效率高;(4)操作弹性大;(5)设备简单并且占空间小;(6)便于运行维护。
3 装置运行过程中存在的问题及其解决方法
3.1 稀硝酸生产不稳定
如果前端的稀硝酸生产负荷不稳定,容易造成进入RCS装置的NOx流量、含量、压力、温度急剧变化,从而使系统减排效率降低甚至无效率运行。
为此,对稀硝酸负荷进行调整时幅度不能过大,否则会造成后续RCS装置调整困难。
3.2 内漏
由于设备加工精度原因、介质腐蚀或运行过程中设备局部温度变化不均引起的热胀冷缩,极易造成催化剂床层内漏或气体外泄。在生产过程中,3套RCS装置均出现过设备内漏的情况。拆装触媒,修复设备相对麻烦。改善热源供给质量将有助于减少或消除设备内漏。
3.3 燃料
柳化公司采用合成氨生产排放出的驰放气作为升温燃料。用于反应过程氧化亚氮催化剂维持温度的驰放气供应压力、流量、成分经常出现不稳定的状况,造成催化剂忽冷忽热,催化效果大打折扣。
设计工况下,生产需要驰放气0.5 MPa,1250 Nm3·h-1。峰值条件下,需要驰放气0.5 MPa,1590 Nm3·h-1。但由于柳化公司内部驰放气供气、用气不协调,驰放气压力在用气高峰时段经常跌至0.2 MPa,造成供气量不足,压力不稳定。热源稳定是保证催化转化效果的一个重要影响因素。条件允许的话,可采用替代燃料,比如天然气。
3.4 数据保存
装置正常运行时,要保持在线分析(流量、成分)仪器仪表的完好、准确;一定要做好相关数据的收集和及时存档(包括电子文档和纸质文档)。完整、真实的运行数据有助于将来CERs(经核准的减排量)的计算和核证。同时,所收集和保存的数据应符合联合国CDM执行理事会相关条款和数据处理规则。
3.5 减排效率问题
减排效率不仅与前端稀硝酸生产装置生产负荷、尾气组成、系统稳定性有关,也与RCS装置本身运行情况有关(比如前面提到的热源、内漏、催化剂使用年限等问题)。
要想让减排效率保持在一个较高的水平,就需要稀硝酸系统和N2O减排装置保持协调运行。此外,保持前端稀硝酸进入RCS装置的NOx含量在200×10-6以下(催化剂供应商要求)是保持减排效率达到一个较高水平的首要条件。
按常规状况运行,催化剂使用5～6年就需要整体更换。
4 结语
氧化亚氮减排CDM项目作为利国利民、合作共赢、促进环境保护事业方面有着积极影响,可在我国硝酸生产行业和其它氮氧化物排放领域全力推广。
氧化亚氮减排 篇2
二氧化碳(温室)气体的危害与减排措施
摘要：统计资料表明铁芯问题造成故障.占变压器事故中的第三位.制造部门对变压器铁芯缺陷已引起重视,并在铁芯可靠接地、铁芯接地监视,以及保证一点接地方面都进行了技术改造.作 者：李铁锋 作者单位：石河子市环境保护局信息中心,83,石河子市期 刊：石河子科技 Journal：SHIHEZI SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：,“”(2)分类号：X511关键词：变压器 铁芯故障 消除
浅析二氧化碳减排新进展 篇3
关键词：二氧化碳,减排,新进展
前言
对于CO2的减排主要有两种手段:一是CO2的捕获与封存, 将CO2通过化学或物理吸附的方法捕获起来, 然后进行封存;二是CO2的回收利用, 将CO2在催化剂的作用下与其他化学原料来合成有价值的化学品, 比如合成尿素、环碳酸酯和工程塑料等。目前这两种方案都用到高温或高压, 需要消耗大量的能量, 而且在减排过程中又会排放出新的CO2。因此减排结果不尽人意, 也使得目前CO2的大规模减排方法依然处于探索性阶段。近年来, 各国的科研工作者对此都进行了诸多尝试, 取得了很多突破性进展。
国内外进展
中科院上海有机化学研究所丁奎岭[1]等, 采用一种新的策略, 首次利用工业上成熟的、容易制备的原料 (碳酸乙烯酯) , 并采用结构稳定、容易制备的金属有机钌络合物作为催化剂, 在温和条件下高选择性地得到两类重要化工原料——甲醇和乙二醇。该反应具有高催化活性和100%的原子经济性等特点, 为CO2转化为甲醇提供了一个新的过程。该转化过程的传统工艺通常需要在苛刻的压力 (50~100 atm) 和较高的温度 (250~300℃) 条件下进行。丁奎岭课题组不仅实现了在低于140℃和50 atm下获得甲醇和乙二醇, 而且他们所发展的催化体系还可用于聚碳酸酯的氢化降解, 并以可观的收率同时得到甲醇和1, 2-丙二醇, 为聚碳酸废物的资源化利用提供了一个新的途径。
中科院大连化学物理研究所邓伟侨[2]等, 开发出一种新型共轭微孔高分子材料, 这种材料主要通过将催化中心 (salen-金属) 镶嵌入共轭微孔高分子骨架制得。其表面积高达700~1000m2/g, 在常温常压下1g聚合物可吸附70~80mg CO2, 其吸附效率可以与金属框架化合物相媲美。而且该材料在常温常压下即能催化CO2与环氧丙烷反应, 48小时后可达81%的产率, 100%的选择性, 且循环使用寿命长。这种材料将CO2减排的两种方案完美结合, 既能捕获CO2, 又能转化被捕获的CO2。而且由于整个过程是常温常压下进行的, 不需要额外的能量, 因此有效避免了在捕获与转化CO2过程中产生的CO2二次排放。
加州理工学院材料科学和化学工程教授Sossina Haile[3]等研制出了一种太阳能反应器。该太阳能反应器采用了低成本的催化剂二氧化铈 (Ce O2) , 通过集中太阳的热量, 将Ce O2加热至约1500℃高温时, Ce O2会自动地从其结构内释放出O2;接着将其冷却, O2离开后留下的空白需要新O2来填满。在约为900℃的较低温度时, Ce、H2O和C都需要O2, 但Ce的需求更强烈, 于是, 它就会从H2O和CO2中“掠夺”O2来填满这些空白, 因此, H2O和CO2就变成了H2和CO。而大量的H2和CO结合在一起可形成液态燃料, 为汽车、手提电脑和全球定位系统 (GPS) 供电。
自20世纪80年代, 为降低丙烯酸酯的生产成本, 研究人员一直在研究利用镍和其他金属作为催化剂, 将CO2和乙烯气体合成丙烯酸酯。然而, 在形成丙烯酸酯分子前, CO2和乙烯往往会形成一个由氧、镍和三个碳原子构成的五元环前体分子。为了转换成丙烯酸酯, 该环需要被打开, 形成一个碳碳双键。布朗大学化学系助理教授Wesley H[4]等开发了一种新的“启动 (激活) 技术”, 他的研究团队在新研究中发现, 有一种路易斯酸能“偷走”使镍和环中氧之间连接成键的电子, 由此削弱其联接, 破开这个五元环, 从而使用过量的CO2来廉价地生产丙烯酸酯, 用于涤纶、纸尿布等各种日用化学品的生产中。
东京工业大学教授Iwasawa, N[5]等研究发现, 向与铑结合在一起的碳化合物中加入铝化合物, 会使碳化合物中碳氢结构变得容易断开, 从而能够与CO2结合在一起, 形成新的碳物质, 这种物质用处很大, 能够用于合成塑料和药物。比如用乙烯与CO2反应结合后产生的物质可合成制造树脂用的丙烯酸。这不仅有效利用了CO2, 还可减少石油产品的使用量。
南京大学邹志刚等[6], 利用介孔NaGaO2胶体为模板, 通过离子交换方法, 在室温下成功合成出了Zn Ga2O4介孔光催化材料。将介孔ZnGa2O4用于CO2的光还原, 成功地实现了将CO2转化为碳氢化合物燃料。邹志刚等[7]还采用溶剂热法, 合成出数百微米长、厚度仅为7nm、长/径比高达10, 000的Zn2GeO4单晶纳米带。由于Zn2GeO4具有一维单晶纳米结构, 从而极大地降低了电子和空穴的复合几率, 在CO2光还原转化为碳氢化合物燃料反应中表现出较高的催化活性。
展望
尽管国内外科研工作者在CO2的减排领域取得了喜人的进展, 但是依然存在诸多的不足。如工艺复杂, 催化剂制备困难, 价格昂贵, 产物不稳定, 产率低等问题依然存在。今后的重点依然是开发新型高效催化剂, 设计新的方法工艺, 并不断发掘CO2的新的应用领域, 从而有效地对CO2进行减排。
参考文献
水泥工业氮氧化物减排的途径 篇4
NOx的减排实现途径可从燃料生命周期的3个阶段入手, 即燃烧前、燃烧中和燃烧后[1,2,3]。当前, 燃烧前脱氮的研究很少, 几乎所有的研究成果都集中在燃烧中和燃烧后的NOx的控制。国际上把燃烧中NOx的所有控制措施统称为一次措施, 把燃烧后的NOx控制措施统称为二次措施, 又称为烟气脱氮技术。目前, 燃烧中NOx控制技术主要是指低氮燃烧技术, 该技术是根据燃料在燃烧过程中NOx的生成机理, 通过改进燃烧技术来降低NOx的生成和排放, 大致可分为两类, 即低氮燃烧器和分级燃烧技术 (包括空气分级燃烧技术和燃料分级燃烧技术) 。
烟气脱氮技术主要包括选择性催化还原法[4,5] (简称SCR) 、选择性非催化还原法[6,7,8] (简称SNCR) 、选择性非催化还原与选择性催化还原联合法[9] (SNCR-SCR) 、液体吸收法、微生物法、活性炭吸附法、电子束法等。其中, 前三种方法是目前世界上普遍应用的工业化方法。本文就这几种技术进行综述。
1 低氮燃烧技术
1.1 低氮燃烧器
低氮燃烧器通常采用5%～7%一次风, 其目的是减少火焰湍流, 延迟燃料与空气混合, 并建立主燃烧的富燃料区。一些设计为通过在燃烧器边缘高速喷入燃料以在燃烧器中心产生低压区, 如图1所示。
低压区通过燃烧器中心延长线附近的内部逆流区, 产生回流风, 形成的循环气流中氧气含量低。因此, 燃料在被二次风稀释之前, 即在第一阶段氧气不足区 (贫氧区) 发生燃烧。
美国数家水泥厂应用低氮燃烧器结果显示, 5个窑应用Pyro-Jet低氮燃烧器后, NOx减排范围为15%～33%;4个窑应用Rotaflam低氮燃烧器后, NOx减排范围为23%～47%, 其中湿法长窑平均减排14%;1个窑应用低氮燃烧器后, NOx减排范围为30%～40%。
1.2 分级燃烧系统
分级燃烧的原理是燃料、燃烧空气及生料分别引入。分级燃烧体系复杂, 要求综合监测和控制体系的温度、燃料、生料及三次风的量和比例。若燃料在分解炉及预热器内未充分燃烧, CO排放量会显著增加。目前已有三类多级燃烧系统在美国一些水泥生产企业得到成功应用。
1) 美国布兰福德萨旺尼水泥 (SAC) 公司的空气分级燃烧系统构造如图2所示。其中, 预燃室独立于炉外, 适合燃烧较难燃烧的物质, 如石油焦。该系统NOx排放量为1.0～1.2kg/t熟料。
2) 美国纽贝里佛罗里达水泥公司 (FRI) 的空气-燃料分级燃烧系统构造如图3所示。没有采用独立的预燃室, 有一个小型分解炉。2004年的监控显示, 该公司30天平均NOx排放量一般在0.8～1.1kg/t熟料之间, 日排放量范围为0.45～1.68kg/t熟料。
3) 美国佛罗里达州的大力神水泥公司 (Titan) 的燃料-空气顺序引入分级燃烧系统构造如图4所示。所有的燃料在窑尾附近还原气氛里燃烧, 三次风在分解炉较低部位导入, 生料从分解炉不同部位导入。这种设计可使得三次风经过还原区后温度迅速降低, 从而减少了窑炉烟气污染物的排放。长期观测显示, 该分级燃烧系统处于还原气氛且工况运行良好的情况下, NOx平均排放量为1.0～1.1kg/t熟料;分级燃烧系统处于氧化气氛且工况运行良好的情况下, NOx平均排放量为1.6～1.8kg/t熟料。
国外一些水泥公司运用分级燃烧系统、过程控制及低氮燃烧器后, NOx排放量范围为0.6～1.65kg/t熟料。其中11个企业平均NOx排放量为1.35kg/t熟料。
汤姆森等人对预热器窑/预分解窑应用低氮燃烧器和分级燃烧技术进行研究后发现:不同比例的煤粉进入预分解系统还原区会产生不同的NOx排放量, 见表1。当100%煤粉进入还原区后NOx排放量会减少44% (相对于0%煤粉进入还原区后NOx排放量) 。
低氮燃烧技术工艺成熟, 投资与运行费用较低, 已在燃煤窑炉中得到较为广泛的应用。我国有关研发单位和窑炉供应商针对不同的影响因素, 对低氮燃烧器做了大量的改进和优化, 使其性能日趋完善, 品种日益增多, 并实现了自行设计、制造和安装调试。
2 烟气脱氮技术
2.1 SCR法
SCR是指烟气中的NOx在催化剂的作用下, 与还原剂 (如NH3或尿素) 发生反应并生成N2和H2O。
SCR系统中, 无水氨通常以空气、蒸汽或氨水溶液稀释, 通过催化剂层注射。催化剂为以二氧化钛、五氧化二钒和沸石为基础的材料, 通常由陶瓷材料支持 (例如外形为蜂巢整体) 。催化剂的存在使得脱氮反应可以在较低的温度下进行。
不同的废气温度适合使用的催化剂不同。金属基催化剂通常适用于232～427℃;而357～593℃乃至更高温度下, 适合使用含有铂和钯贵重金属的沸石催化剂。
SCR系统中, 通常控制NH3/NOx摩尔比为 (1.05～1.1) :1, 可实现NOx转化率为80%～90%, 伴随着产生10ppm未反应的NH3从反应器中逸出。脱除NOx效率取决于烟气温度、NH3/NOx的摩尔比、烟气中的停留时间及催化剂层。
水泥窑系统中可安装SCR的地点为除尘设备后 (“低粉尘”系统) 和预热器废气出口处 (“高粉尘”系统) 。“低粉尘”系统的优点是延长催化剂的寿命, 且更低的堵塞风险, 缺点是需增加额外能量, 以将废气加热至适宜催化剂的温度。“高粉尘”系统的优点是出预热器的烟气温度几乎与催化剂所需的温度相同, 故不需增加额外的能量投入;缺点是催化剂可能会被烟气中的粉尘作用引起活性减弱的状况, 需吹灰器来帮助缓解这个问题。此外, 废气中存在的碱、CaO和SO2对催化剂的活性也会造成影响。
世界上第一个应用SCR脱氮技术的水泥企业是德国索伦霍芬水泥厂, 该厂是预热器窑, 水泥年产量为555 000t, 采用“高粉尘”系统, 25%氨水溶液, 氨逸出量小于1mg/m3。SCR反应器中含有6个催化剂层, 通常使用其中的3个。进入SCR装置中的烟气温度为320～340℃、一般其脱氮率为59%～67%。初始NOx浓度≥3 000mg/m3时, 其脱氮率可高于80%;初始NOx浓度在1 000～1 600mg/m3时, 脱氮后NOx浓度为400～550mg/m3。
SCR技术在我国水泥窑烟气脱氮应用中还处于空白, 主要是其一次投资和运行成本高, 主要表现在催化剂价格昂贵;失效的催化剂是一种重金属富集物, 需作特殊处置。
水泥窑烟气经余热发电后温度不足200℃, 也限制了SCR技术的应用。因此, 现有的催化剂无法满足水泥窑烟气SCR技术的要求。需针对水泥窑特有的烟气成分开发脱氮用催化材料 (低温高活性、抗毒化和抗粉尘等) 以及SCR脱氮工艺技术及装置。
2.2 SNCR法
SNCR技术是一种不用催化剂, 在850～1 100℃范围内还原NOx的方法, 还原剂常用NH3或尿素。
SNCR工艺过程简单描述为以氨水或尿素的形式, 适宜温度时在烟气中喷入氨, 以实现水泥窑炉NOx减排。SNCR技术减排效果取决于温度、停留时间、湍流、氧含量及气体流等因素。
适合SNCR反应进行的温度也极为苛刻, 温度过高, NH3会与烟气反应, 从而增加NOx排放量;温度过低, NOx还原反应速度过于缓慢, 过多未反应的NH3在原料中积累或逸出。760～930℃时, NH3的效率大于尿素的, 而950～1 040℃时, 尿素的效率大于氨NH3的。对于预分解窑系统, 最适合的喷入点在窑尾上升管道以及旋风预热器下部。Polysius公司认为最适宜SNCR的还原剂喷入点有三个, 如图5所示:a.还原条件下分解炉燃烧区 (930～990℃) ;b.混合室前上部进气口的氧化区 (850～890℃) ;c.混合室之后, 进气至旋风筒底部之间的区域。据估计, 按 (1～1.5) ∶1的NH3/NOx摩尔比喷入NH3, NOx减排率为60%～80%。然而过量的NH3会与SO2或SO3反应, 从而影响上部预热器、污染控制设备及烟囱的运行。同时过量的NH3可能外逸造成污染。
拉法基田纳西州洛锡安水泥公司有两条生产线应用SNCR技术。该公司经过两周NOx排放检测发现, 1号生产线的脱氮率为40%～45%, 2号生产线的脱氮率为30%～40%。美国利哈伊水泥公司应用SNCR技术后, 工况运行稳定期间, 脱氮率为22%。日本某水泥厂采用SNCR技术后, NOx的脱氮率为30%～75%[10]。
相对于SCR技术, SNCR技术系统简单, 只需在现有的燃煤窑炉的基础上增加NH3或尿素储槽以及NH3或尿素喷射装置及其喷射口即可, 因而初始投资相对低得多, 运行成本相对较低, 脱氮效率一般在30%～50%, 比较适用于对在役窑炉的改造。目前美国是世界上应用该技术实例最多的国家。
该工艺目前应用的主要瓶颈为:温度对SNCR的还原反应的影响较大。由于炉内的温度分布受到窑炉的负荷和煤种等多种因素的影响, 这就要求SNCR的喷氨位置随温度的变化而变化, 在操作上增加了难度。
2.3 SNCR-SCR法
SNCR-SCR法是将还原剂喷入炉内脱除部分NOx, 逸出的NH3再与未脱除的NOx进行催化还原反应的一种脱氮方法。
SNCR-SCR联合烟气脱氮技术结合了两者的优势, 该联合工艺于20世纪70年代首次在日本的一座燃油电厂进行试验, 试验结果表明了该技术是可行的, 并在美国有较多的工程应用。
2.4 其他烟气脱氮技术
目前, 国内外对液体吸收法、微生物法、活性炭吸附法和电子束法等烟气脱氮技术在水泥窑烟气中的研究和应用都基本处于空白。
3 结束语
采用低氮燃烧技术后, NOx排放浓度仍不达标或不满足总量要求时, 应进行烟气脱氮改造。脱氮的投资费用相对于低氮燃烧技术改造要高, 同时其运行费用也比较高。在一些对NOx排放控制较为严格的发达国家, 也都是先采用低氮燃烧技术后再进行烟气脱氮, 以降低NOx控制综合成本。
欧美、日本等发达国家在NOx减排控制技术和材料方面的研究处于领先水平。我国水泥行业在NOx减排方面的研究处于起步阶段, 低氮燃烧器、DD炉等技术的使用在NOx的减排和控制方面也取得了一定的进展。然而, 在NOx检测、减排技术、管理手段、政策的配套性和可操作性等方面与发达国家相比还存在一定差距。随着国家日益严格的NOx减排标准, 开发脱氮率较高的NOx减排技术和关键材料已成为当务之急。我国水泥工业NOx减排研究仍任重而道远。
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水泥行业氮氧化物减排现状分析 篇5
氮氧化物 (NOx) 种类很多, 造成大气污染的主要是一氧化氮 (NO) 和二氧化氮 (NO2) , 因此环境学中的NOx一般就指这二者的总称。有关数据显示, 2012年中国NOx排放约2 338×104t, 2011年排放约2 404×104t, 这两年排放量较2010年分别上升2.8%和5.7%, 四大主要污染物中唯有NOx排放量上升, 这与“十二五”计划的2015年减排10%的目标相差较大。
NOx是水泥窑炉排放的主要污染物之一, 每吨水泥熟料排放约1.8 kg NOx, 占全国NOx排放总量的9%左右。在当前全国NOx减排不容乐观形势下, 水泥工业NOx减排愈发被重视。从中央到地方纷纷出台相关政策, 水泥行业已成为继火电行业后又一个NOx减排的重点行业。基于此, 本文主要从技术层面和实例分析水泥行业NOx减排现状和问题[1,2]。
1 简述水泥窑脱硝技术
1.1 还原法 后端脱硝
1.1.1 选择性非催化还原法 (SNCR)
选择性非催化还原法 (SNCR) , 是在温度900℃~1 000℃间, 向分解炉内连续喷入还原剂尿素或氨水, 有效地把烟气中的NOx还原成N2。喷嘴位置和还原剂在温度窗口停留时间至关重要。
由于投资和后期运行费用低, 是目前水泥行业主推的脱硝手段。2009年欧洲有283条水泥熟料生产线配备SNCR系统, 日本也有企业采用SNCR技术。
此种方法缺点是产生二次污染, 温度过低会增加NH3逃逸率, 10×10-6~15×10-6, 降低脱销效率, 温度过高又会导致NH3分解产生NOx。另外氨用量增加, 合成氨所需消耗能源增加, 污水排放增加。
1.1.2 选择性催化还原法 (SCR)
SCR法的原理为:采用催化剂降低反应活化能, 在收尘器后或者预热器出口处将还原剂氨或者尿素喷入, 在300℃~450℃低温度范围内, 选择性地和NOx反应, 将NOx还原成N2。它的优点是氨逃逸率低达3×10-6~5×10-6, 脱氮效率高达80%~90%, 使废气中的NOx浓度降至100 mg/m3~200 mg/m3。催化剂主要钒钛基催化剂, 成分是Ti O2、V2O5和WO3等氧化物, 这些活性物质分布在陶瓷基质上。
此种方法缺点是运行成本较高, 生料中的金属氧化物会引起SCR催化剂中毒。正是由于投资和维修费用高, 催化剂价格昂贵, 在实际使用中受到了限制。意大利一条水泥熟料生产线采用此方法, 脱硝效率高达95%。
1.2 低NOx燃烧法 前端脱硝
低NOx燃烧脱硝是在窑头燃烧器, 通过低氮燃烧、低氧燃烧、浓淡偏差燃烧、替代燃料等措施控制燃烧过程中NOx的产生, 也称LNB技术。根据现有燃烧器和燃烧技术的水平, 该方法一般能降低NOx排放的5%~30%。此技术的核心在精确配风, 不需要加装催化剂反应器和还原剂存储系统, 所以初始成本更低。而对于脱硝要求高的企业, 脱硝效率难以满足需求, 就需要和其它技术配合使用。
NOx排放浓度也与煤质相关, 该技术使用烟煤时脱硝效果好于无烟煤, 主要因为无烟煤燃烧温度较高。由于降低NOx浓度与充分燃烧有着根本的冲突, 所以如果过分地追求低NOx浓度, 那么可能会降低窑炉的燃烧效率, 这样得不偿失[3]。
1.3 分级燃烧自还原法
分级燃烧自还原技术主要有空气分级燃烧和燃料分级燃烧。基本原理是在烟室和分解炉之间建立还原燃烧区, 把不需要高温烧成的那部分煤均匀分布到该区域, 缺氧燃烧, 产生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等还原剂, 这些还原剂与窑尾烟气中的NOx发生还原反应, 变成N2。另外粉煤在缺氧条件下燃烧也抑制了自身燃料型NOx产生, 从而降低NOx排放。这种技术一般能降低NOx排放的30%~50%, 难以满足高标准脱硝水平的要求。优点是投运成本低, 不产生二次污染。
1.4 固化法
a) 煤粉———固氮剂固化NOx。水泥熟料分解炉出口温度在850℃~900℃, 针对分解炉中的喷煤特点, 可以通过煤粉燃烧器在回转窑窑头和分解炉出口喷入适当的盐类, 煤粉燃烧时, 盐类 (如KOH) 和NOx反应生成稳定的含氮盐类, 达到脱硝效果;
b) 生料———固氮剂固化NOx。在生料中加入一定量的固氮剂, 当分解炉中悬浮或沸腾状态生料颗粒与水泥熟料回转窑内煤粉燃烧产生的高温烟气在分解炉进行热交换时, 生料发生分解反应, 固氮剂则与高温烟气中的NOx发生反应生成含氮盐类, 达到脱硝效果。但此法固氮剂不能很好地与烟气中的NOx发生反应, 固氮效果不是很好。
2 水泥脱硝工程实例
在工信部下发的《水泥行业清洁生产技术推行方案》 (征求意见稿) 中水泥工业推荐低氮燃烧技术、分解炉分级燃烧技术和选择性非催化还原法。按目前水泥企业实际排放平均水平考虑, 采用该组合技术后, 可实现吨熟料减排NOx约1.2 kg (按排放浓度<500 mg/Nm3考虑) 。预计到2015年有约80%的生产线使用该技术, 按约有11×108t熟料产能和排放浓度<500 mg/Nm3计算, 可实现年减排NOx约134×104t。
截止2012年底, 全国新型干法水泥熟料生产线1 637条, 设计熟料产能达16×108t。目前已有多个省份和大型水泥集团开始建设水泥脱硝工程, 到去年底约有近100套脱硝设备投入运行, 多数采用SNCR和低氮燃烧技术, 少数采用了分级燃烧技术。预计2013年约有近150套脱硝设备投入运行。脱硝工程建设投资额在200×104元~800×104元不等, 投运后运行成本主要包含氨水采购、设备折旧费用等。
中材湘潭水泥有限公司5 000 t/d水泥熟料生产线综合脱硝项目, 采用空气分级燃烧技术改造和选择性非催化还原技术改造, 两项技术设计脱硝能力分别为30%和60%。经过连续监测结果显示, 脱硝效果稳定在60%左右, NOx排放浓度为200 mg/Nm3~300mg/Nm3的水平, 效果最高达到80%, 浓度小于100mg/Nm3。
金磊南方水泥有限公司和陕西声威建材集团有限公司的2 500 t/d水泥熟料生产线采用选择性非催化还原技术, 投产运行后NOx排放浓度可稳定在400mg/Nm3以下, 脱销率达到60%以上, 单位产品成本增加约5元~8元, 一年可减少NOx排放量约500 t。
海螺水泥集团下属芜湖海螺、建德海螺和重庆海螺采用分级燃烧技术, 脱硝效率分别在37%、39%和27%, 预热器出口NOx浓度在422 mg/Nm3、550 mg/Nm3和559 mg/Nm3。熟料热耗降低了16.72 k J~46 k J。
3 其它行业经验
3.1 火电行业脱硝经验
火电行业脱硝相对于水泥行业来说更为成熟。在脱硝技术和装备方面, 环保部2010年1月发布的《火电厂氮氧化物防治技术政策》明确表示, 首选低NOx燃烧器技术, 无法满足要求才会采用SCR等后段脱硝技术。在后期运营方面, 投运脱硝装置的燃煤电厂试行脱硝电价政策, 每千瓦时加价0.8分, 以弥补脱硝增加的成本。
华电青岛发电公司一发电机组率烟气脱硝改造, 该机组采取LNB和SCR技术, 烟气中NOx排放浓度从400 mg/Nm3~500 mg/Nm3降低到100 mg/Nm3以下, 脱硝效率82%以上, 每年减排NOx约2 755 t。该企业四台总装机容量120×104k W机组脱硝改造全部完成后, 可实现年减排NOx约11 020 t。
3.2 玻璃行业脱硝经验
玻璃行业同样是中国工业污染控制行业之一, 平板玻璃行业年NOx约为14×104t。GB26453-2011《平板玻璃工业大气污染物排放标准》中要求, NOx排放浓度低于700 mg/Nm3。绝大多数的平板玻璃熔窑采用重油、天燃气、石油焦等作为燃料, NOx排放在1 800 mg/m3~2 870 mg/m3。玻璃窑炉烟气中的NOx治理措施大致可分为两种:a) 低氮燃烧和纯氧助燃;b) SCR、SNCR等。
吴江南玻公司在600 t和900 t两条特种浮法玻璃生产线采用天然气作为燃料, 配套建设SCR烟气脱硝系统、高温电除尘器, 总投资8.46×108元。系统运行显示, 脱硝效率可稳定在70%, 脱硝系统进口NOx浓度1 950 mg/Nm3~2 200 mg/Nm3, 出口NOx浓度小于700 mg/Nm3, 出口氨逃逸<10-6, 氨气消耗量约38 kg/h, 效果优于《标准》要求。
4 结语
水泥行业NOx减排现状是有减排设施, 减排效果不显著, 标准不统一。造成这种局面主要有两方面原因:
a) NOx减排是一项增加成本消耗经济效益的经营活动, 企业无从获利, 仅凭借企业的环境意识和社会责任是缺乏力量的;
b) 现行国家标准和地方有关规定的NOx排放浓度各不统一, 企业方向和目标不明。鉴于以上情况, 应从政策支持、标准、企业主动、规范管理几个方面积极推进水泥行业脱硝[4,5,6]:
(a) 国家和各级政府制定可落地可执行的资金扶持政策, 给企业增加脱硝动力, 例如价格补偿、脱硝退税等; (b) 在充分调研水泥工业大气污染物排放基础上, 结合中国当今的生产力发展水平, 科学、合理地制定NOx排放标准; (c) 水泥企业在NOx减排态度上要变被动为主动, 要充分认识到脱硝重要性和紧迫性, 国家将会对NOx减排出台严格的排放标准和措施; (d) 大型水泥集团要践行社会责任, 采取适宜的NOx减排技术和装备, 减少NOx排放, 推动NOx减排工作的进一步开展; (f) 管理机构从设计、施工、设备制造、施工监理等方面规范脱硝工程市场。
参考文献
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[3]丁新森, 王雅明, 余学飞, 等.我国水泥工业大气污染物排放与治理研究[J].中国水泥, 2010 (11) :47-49.
[4]毛志伟, 杨如顺, 甘昊.水泥窑脱硝工艺技术的探讨[J].中国水泥, 2012 (5) :56-59.
[5]王文选, 肖志均, 夏怀祥.火电厂脱硝技术综述[J].电力设备, 2006 (8) :1-5.
氧化亚氮减排 篇6
目前世界上约85%的商业能源需求都是靠化石燃料来满足，要想迅速抛开化石燃料而不影响全球经济发展恐怕是不可能的，目前已经认识到化石燃料燃烧所排放的二氧化碳，可以通过富集和地质储存（CCS）而大大减少。本文主要从化石燃料利用的角度来阐述一下二氧化碳的减排、富集和储存技术的研究进展，发展现状和前景。
1 二氧化碳的减排
《京都议定书》大致从三个方面来促进二氧化碳的减排：一是应对全球变暖的政治策略，二是二氧化碳税和排放权交易，三是清洁发展机制（CDM）。对二氧化碳为主的温室气体减排技术的研究, 目前主要分为源头控制和后续处理，包括减少温室气体排放技术、增加碳汇技术（陆地生态系统碳汇、海洋碳汇等），以及碳捕获和封存技术。国外研究人员提出了“稳定楔”理论，即15种减缓气候变化的温室气体减排技术，目的是在2050年前将全球大气中CO2的浓度保持在500mL/m3。要达到该目标至少需要综合运用15种技术中的任意7种。15种减排技术综合归纳起来主要有以下5种：
(1) 提高能源效率和加强管理。表现在提高燃料的使用效能、减少车辆的使用、降低建筑耗能、提高发电厂效能等方面； (2) 燃料使用的转换，以及CO2的捕获与封存。以天然气取代煤作燃料、捕获并储存发电厂CO2。 (3) 核能发电。用核能技术替代燃煤发电的技术。 (4) 可再生能源及燃料。如风能、太阳能、可再生燃料 (生物质能) 。 (5) 对CO2的吸收。森林和耕地对CO2的吸收作用。
国际能源局（IEA）指出，通过提高能效和增加可再生能源生产来减少CO2排放的潜力仍是有限的。CCS在10～20年内是可大大减少CO2排放有潜力的技术。因此，减少全球CO2排放的策略必须将以下几种组合采用：提高能效；更多地生产可再生能源；较多地实施CCS。减少CO2排放几大策略的潜力如图1所示。
因此，CO2的捕获和封存技术是当前该领域研究的热点，被认为是最具应用前景的温室气体减排技术之一。下面就主要介绍一下CCS的研究现状和进展。
2 二氧化碳的富集
目前，电厂和其他工业生产燃烧生成的二氧化碳主要以烟气的形式排出，烟气中二氧化碳的浓度在4-14%（V/V）左右，从原理上来说，这些烟气可以通过压缩至10MPa以上而被储存起来，从而减少二氧化碳的排放，但如此大的烟气量造成存储源的浪费，同时压缩烟气的能量消耗巨大，因此生产利于运输和储存的高纯度的二氧化碳就有利可图，这个过程被称为二氧化碳的富集。二氧化碳的富集与储存对于大型固定的排放源来说是最实用的，它所需求的支持运输网络的相关设施最简单并且构建起来最经济。化石燃料燃烧工厂的二氧化碳富集一般有四种工艺路线：
(1) 燃烧后富集； (2) 燃烧前富集； (3) 在燃料氧化燃烧过程中富集； (4) 化学链燃烧技术。
2.1 燃烧后富集
燃烧后富集是从化石燃料燃烧后的含有NOx和SO2的烟气中分离出二氧化碳的过程。图2是燃烧后富集CO2的工艺流程示意图。
由图可知，燃烧后富集是从燃料燃烧产生的烟气 (CO2、NOx、SO2) 中分离CO2, 目前首选的技术是用化学溶剂 (通常是用胺, 如乙醇胺MEA) 对烟气进行洗涤, 化学溶剂与二氧化碳发生化学反应后形成一种化合物, 然后对溶剂进行加热, 化合物分解, 分离出高纯度的CO2, 同时达到化学溶剂再生的目的。
2.2 燃烧前富集
燃烧前富集是指，燃料与氧气或空气亦或水蒸气发生反应产生主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体，这个过程被称为气化、部分氧化或重整。一氧化碳和氢气的混合气体通过催化转化也即水煤气变换反应使一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢气, 然后二氧化碳被分离出来, 氢气则作为燃气轮机联合循环系统的燃料, 如整体煤气化联合循环系统 (IGCC) 。图3是燃烧前富集CO2的工艺流程示意图。
该工艺可以用于从天然气、石油或煤为燃料的系统，但是以石油和煤作燃料时，需要加装去除硫化物、氮氧化物和颗粒物等杂质的设备。和燃烧后分离相比，燃烧前分离需要处理的气体较少，所处理气体压力较高，二氧化碳浓度较大，这就减小了二氧化碳分离设备的尺寸，从而降低了投资成本。
显然，燃烧前富集工艺需要从根本上改变原有电厂设计的变化，但大多数燃烧前二氧化碳富集技术已经在制氨厂和其他工业过程中得到了证实，并且这些技术正在美国的Great Plains Synfuels电厂应用。另外对于一些不需要富集二氧化碳的电厂来说，此工艺还可以用来制造氢气，如采用IGCC的电厂。
在燃烧前富集工艺中生产的氢气可以作为燃料电池的替代燃料，虽然目前来说燃料电池和燃气轮机相比不具竞争力，但是从长远来看，随着化石燃料的减少，特别是对于小型发电厂和运输业而言，燃料电池的优势是不言而喻的。
对于燃烧前二氧化碳富集工艺，通过新技术的开发，节约成本和提高能源效率的空间是巨大的。
2.3 富氧燃烧富集
富氧燃烧富集二氧化碳是指，燃料在氧气和二氧化碳的混合气体中燃烧，而不是在空气中燃烧，因而产生的是一种富含二氧化碳的烟气。通常，氧气由空气分离装置提供, 氧气和二氧化碳混合气体通过将部分烟气回流到燃烧室里生成。图4是在燃料氧化燃烧过程中富集CO2的工艺流程示意图。
该工艺燃烧炉使用氧气和二氧化碳混合气的目的是为了控制火焰温度，如果燃烧发生在纯氧中，火焰温度就会过高，不易控制，很可能会超出燃烧炉所承受的最高温度，但如果在燃烧炉里回流部分含有高浓度二氧化碳的烟气，就可以控制燃烧炉的温度，改善燃烧速度，从而提高热效率。这样产生的烟气富含二氧化碳，并且不含氮氧化物，部分回流到燃烧室，大部分被除去硫化物和颗粒物杂质后二氧化碳的浓度可接近90%，这样就不需要对其进行分离就可以直接进行压缩储存或运输。
这种工艺的优点在于不用任何除NOx的设备，还可以省去分离二氧化碳的设备和能耗，并且由于燃烧炉里氧气的浓度较空气燃烧来说高得多，这就可以大大减小燃烧炉的规模，进而后续如脱硫等工段的设备也相应减小，这样就更进一步减少了设备投资。由于不需要对二氧化碳进行分离，就大大降低了分离二氧化碳带来的能量消耗，节约了成本。
2.4 化学链燃烧技术富集
一些新的工艺方案试图避开在上述工艺中使用空气分离装置，因为它的能量需求大。化学链燃烧技术利用金属氧化反应来分离氧气，随着后来金属氧化物的减少，为化石燃料燃烧提供了所需的氧气。该技术把传统的燃烧分解为两个气固化学反应，燃料与空气不直接接触, 是一种无火焰的燃烧方式。
该系统含有两个反应器:空气反应器和燃料反应器。在燃料反应器内金属氧化物与燃料气体发生还原反应并吸收热量，一般使用天然气、氢气等作为燃料气体。其反应式为：
在燃料反应器内被还原的金属颗粒回到空气反应器并与空气中的氧气发生氧化反应放出热量，其反应式为：
式 (1) 与式 (2) 相加即为传统燃烧反应
通常情形下，反应 (1) 吸收热量，反应 (2) 放出热量，这两部分热量的代数和即为反应 (3) 中的ΔH，即燃料进行传统燃烧时放出的热量。但是由于该种燃烧形式把一步化学反应转变成了两步化学反应来完成, 实现了能量的梯级利用, 提高了能源利用率。特别是, 从燃料反应器内排出的二氧化碳和水蒸气可以直接通入冷凝器被冷却, 在不需要额外消耗能量的情况下，把水蒸气冷凝成液态水, 分离出高浓度的二氧化碳，便于进行下一步对二氧化碳的回收和处理。另外在燃烧过程中，燃料不与氧气直接接触，避免了燃料型NOx的生成。当燃烧温度低于1500℃时，热力型NOx生成极少，而空气侧反应温度较低，因而可以控制热力型NOx的生成。
化学链燃烧技术仍处于研究阶段，目前主要采用热重分析仪、流化床和固定床进行探索性研究，作为氧载体的金属物质主要有Fe、Ni、Co、Mn、Cu、Cd等。
3 二氧化碳的分离技术
上述的四种工艺路线都包括从气流中分离二氧化碳，目前有四种主要的二氧化碳分离方法[1,2,3]，选择哪一种方法取决于要富集的二氧化碳的状态（压力、浓度和量），这四种二氧化碳的分离方法分别是：吸收分离法；吸附分离法；膜分离法。
参考文献
[1]裴克毅, 孙绍增, 黄丽坤.全球变暖与二氧化碳减排[J].节能技术, 2005, 23 (03) :239-243.
[2]钱伯章, 编著.节能减排——可持续发展的必由之路[M].北京:科学出版社, 2008.
煤化工工艺中二氧化碳减排技术 篇7
1 煤化工生产中CO2的排放
当前, 主要在这几个煤化工工艺中会排放CO2: (1) 煤制甲醇, 在该生产工艺中, 一般要经过煤气化、合成气的有效净化及甲醇的合成等过程, 其中以煤气化中的CO2产生最多, 原因在于煤炭在H2O、O2一同存在状态下出现燃烧反应而产生CO2和H2, 而H2乃甲醇合成不可或缺的一个原料, 除极少部分CO2应用到甲醇合成中, 绝大部分在合成净化中被排放。有数据显示, 生产1t甲醇会排放2~2.5t的CO2[1]。 (2) 煤炭液化, 现阶段在高压、既定温度状态下可将固态煤和H2反应转变成液体油品, 这就是煤炭液化工艺。相对而言, 该工艺中的CO2排放量较少, 据估计产出1t液化油品会排放1~1.5t的CO2。
2 煤化工工艺中CO2减排技术
2.1 收集保存技术
收集保存是当前煤化工艺中应用相对较多的CO2减排技术, 就是将CO2统一收集后, 再进行分离、压缩, 然后把压缩后的CO2通过专用管道输送到地下深层, 最终实现CO2和大气的长期性隔离, 妥善保存在地下深层。
近年来, 包括我国在内的煤化工生产企业把CO2储存到无法长远使用或废弃的地质结构中, 譬如:已全部开采完的天然气、石油井中或无开采价值的煤层。采取此种技术将CO2长期隔离。从研究情况看, 向废弃油气田存入高压CO2能够提升油气的回采率, 实践数据显示, 可提升大约20%的产量。另外, 因海底深咸水层中有丰富的金属离子, 在此存入CO2能够和各种金属离子在高压下形成碳酸盐, 进而更好地隔离和存储CO2。当前, 美国、加拿大等西方国家开始探索在深海域注入CO2合成固态的水合物[2]。
2.2 再利用技术
随着现代煤化工技术和工艺的发展, 煤化工生产企业可基于CO2的化学性质对其再开发利用。现阶段, CO2最为常见的再利用技术有灭火器物质、食品添加剂等方面。此外, 在干粉煤的运输中会应用CO2替代以往的N2, 液态煤浆生产中会用CO2代替水生产技术也有广泛的应用, 这在较大程度上可减少煤化工工艺中的CO2排放。
在CO2再利用方面, 超临界萃取技术是当前国内外最为热的一个研究课题。这些技术在应用操作上相对简单, 分离、回收的过程也较为简单、运作时间较短、萃取效率高。CO2属于一种超临界萃取剂, 化学性质稳定、易达到临界要求, 且安全、经济、获取较便捷等特点。有很广的应用空间。
2.3 化学转化技术
在煤化工工艺中可充分考虑到CO2特殊化学性质, 通过化学技术将它转变成其他物质, 再投入利用, 进而实现对碳氢原子经济效益的应用, 这一过程就是CO2化学转化[3]。植物光合作用本质上就是化学转化。现阶段, 相对成熟的化学转化技术就是用CO2生产碳酸盐、硼砂、双氰胺、对烃基等化工产品。
近年来, 在国内外CO2化学转化技术中, 应用CO2制造降解塑料是一个热点。该项技术仅仅在发达国家, 譬如:日本、韩国、英国、美国等才实现了规模化生产, 因受合成效率低、成本高等因素的影响, 当前国内对该项技术的研究还处在小量生产层面。当前, 国内高校、研究机构正对此项技术进行积极研究。该项技术的应用有着重要社会和环保效益, 应加大高效率合成催化剂的研究力度, 如此才能真正实现CO2可降解塑料的规模生产, 进而最大限度减少煤化工工艺中的CO2排放。
除了以上转化技术之外, 还可应用CO2催化生产最为基本的化工原料。现阶段, 最为常见的催化合成技术主要有应用CO2生产甲醇、烃类、酯类等, 此类产品有很高的附加值, 所以在此方面还需深入研究。
3 结束语
均衡经济、社会及环境效益, 重视环境生态保护, 是新时期经济发展的根本要求。在经济全球化日益推进的今天, 为充分满足社会经济建设和国家战略需要, 煤化工工艺的发展已是一个必然趋势, 而CO2减排问题是当前煤化工行业面临的新挑战, 在改进煤化工工艺, 推进煤化工发展同时, 必须进一步加大CO2减排技术研究, 尤其是在CO2采集保存、再利用、化学转化生产等方面, 确保煤化工行业既可满足国家能源资源需求, 还可达到节能减排、绿色生产目的。
参考文献
[1]门凯姝.煤化工工艺过程中CO2的减排措施探讨[J].中国化工贸易, 2013 (4) :361.
[2]丁雨.煤化工产业中工艺过程的二氧化碳排放与节能减排技术[J].科技与生活, 2012 (7) :112.
氮氧化物污染的减排与防治措施 篇8
关键词：氮氧化物,减排,环境污染,防治
1 前言
现如今, 氮氧化物与PM2.5、PM10、SO2作为环境空气中的主要污染物, 正在呈现逐年增长的趋势, 他是酸雨的主要成因之一, 由他形成的光化学烟雾也是PM2.5的形成的重要构成原因。《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》明确指出:“十二五”期间, 全国氮氧化物排放量比“十五”削减10%, 其总量控制目标已下达各省、自治区、直辖市。目前, 全国各地氮氧化物减排工程, 火电、水泥、烟气等脱硝工程建设, 机动车辆限购限行以及氮氧化物监测加强等工作正在如火如荼的进行, 环境空气中氮氧化物浓度的增长得到了有效的控制, 使环境达到逐步改善的目标。
2 氮氧化物的危害
氮氧化物 (Nitrogen Oxides) 是由多种化合物组成的, 如一氧化氮 (NO) 、二氧化氮 (NO2) 、三氧化二氮 (N2O3) 、四氧化二氮 (N2O4) 和五氧化二氮 (N2O5) 等, 其中大多数常态下都呈气态, 五氧化二氮常态下呈固态, 氮氧化物由其中一种或多种组成, 但一氧化二氮、三氧化二氮和四氧化二氮极不稳定。作为环境空气污染物中的氮氧化物 (NOx) 常指NO和NO2。以NO和NO2为主的氮氧化物主要危害包括五个方面:一是对人体和动物的致毒作用, 可刺激肺部, 使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病;二是对植物的损害作用, 导致叶子脱落或影响植物生长发育等;三是氮氧化物是形成酸雨和酸雾的主要原因之一;四是氮氧化物能够破坏大气层中的臭氧层;五是氮氧化物与碳氢化合物形成光化学烟雾, 具有特殊气味, 刺激眼睛, 并能使大气能见度降低, 也是构成PM2.5的重要因素。
3 对氮氧化物的减排工作
如何对氮氧化物的排放量进行控制呢?治标首先要治本, 统计部门数据表明, 我国氮氧化物排放主要来源于火电行业、水泥行业、机动车尾气排放以及化工行业。目前针对这些行业, 已经通过出台相关的法律法规, 严格排放标准以及总量控制, 投资增加脱硝设备以及促进其有效运行等方式, 开展了对重点排放源的控制, 这一措施效果十分显著。此外, 对氮氧化物污染的控制不仅只有生产部门, 还包括环保、交通、质检等多个部门都要纳入到氮氧化物减排工作中来, 建立一个相互补充、相互制约的完整地体系。
2011年1月14日, 环境保护部针对《火电厂大气污染物排放标准》 (GB13223-2003) 的又一次修订。2011年7月18日批准《火电厂大气污染物排放标准》 (GB13223-2011) , 于2012年1月1日正式实施, 这一标准中, 火电厂的脱硝建设时间表明显较之提前, 明确了火电行业氮氧化物污染防治为重点, 开展减排工作, 并严格规定了重点地区、非重点地区以及新建的火电厂, 氮氧化物的排放总量。水泥行业方面, 至2013年底, 全国1500多条水泥生产线, 有91%的企业都在进行脱销工程的建设, 要求烟气脱硝率保证达到85%以上, 脱硝装置保证运转率95%以上, 脱硝不得造成二次污染, 目前建成的水泥脱硝装置基本已验收完成, 根据环境监测部门提供的信息, 脱硝设备技术成熟, 运行过程中氮氧化物排放量明显降低, 并且过量的氨排放量很低, 不会对周边地区环境造成不良影响。机动车生产和使用方面, 严格地控制排放标准, 在一些大城市提前实施国4排放标准, 此外, 采取限行、限购、控制车牌发放量等方式, 控制机动车增长速度。另外在其他行业, 如钢铁、化工等行业, 控制技术相对薄弱, 也可以借鉴国外先进的氮氧化物吸收工艺, 来减少氮氧化物的排放量。
氮氧化物减排工作可以借鉴发达国家先进的经验, 如美国氮氧化物控制是通过环境空气质量的监测, 根据其浓度标准, 通过立法, 来减少氮氧化物的排放量。欧洲一些国家通过公交免费等手段, 减少机动车辆出行的增加, 此外, 欧洲各国通过签署各种国际公约, 相互制约酸雨和跨界传输的问题, 控制效果也是很显著的。日本是通过控制城市的环境空气质量中二氧化氮浓度, 对于超标地区实施氮氧化物总量控制, 固定重点源总量得到控制以后, 环境空气质量仍然不达标的地区, 实行机动车辆氮氧化物排放总量控制, 这样一步步地效果就显现出来了, 环境空气质量也得到了明显改善。
4 对氮氧化物污染防治未来展望
氮氧化物污染是全国性的, 防治工作也是一项长期的任务, 需要政府的支持, 需要人民的监督。首先要从源头抓起, 主要控制目标是固定源和流动源两个方面, 包括电力行业、水泥行业、机动车尾气等方面的防治;其次要解决区域性问题, 着重对重度环境污染的地区加强管理和投资, 以点带面, 做好推动工作;第三是提高技术投资, 实行综合治理, 环境污染往往是复合性的, 每项单一污染物的治理, 加合起来投资反而会增大, 很多企业都希望上环境治理设施, 但其运行费用确是很大的负担, 提高治理设施技术水平, 要从节约运行和维护成本入手, 综合治理, 减轻企业负担, 同时增大管理力度, 这样能更好的更有效的达到氮氧化物污染防治的目标;第四建立健全各种相关的法律法规和排放标准, 根据不同的治理阶段和地区, 实施不同的符合实地情况的标准等级, 逐步提高;最后是提高全民素质, 增强人们环保意识, 加强群众监督和部门监管, 最终达到环境质量的改善。