1.2脱氮技术

1980年代以来，世界上许多国家围绕NOx排放控制问题采取了一系列国家行动和国际性合作方案。

早在1979年，有33个国家签署了联合国经济委员会关于欧洲长程越界空气污染公约。1988年11月根据该公约制定了一项议定书，要求到1994年将N0x排放冻结在1987年（或更早年份）的水平上。所有签字国均被要求采用最佳实用技术控制新增固定源和流动源排放的NOx。欧洲在1988年通过了“欧共体关于大型燃烧设备污染物排放限制法令”，要求欧共体1987年7月以前安装的大于50MW的全部燃烧设备，其NOx排放总量到1993年要在1980年基础上削减10％，到1998年要削减30％。其中德国、比利时、法国、荷兰和卢森堡等国到1993年削减20％，1998年削减40％。

除上述国际公约外，许多国家还根据各自特点采取了相应的国家行动。如奥地利、比利时、丹麦、德国、意大利、日本、荷兰、瑞典、瑞士、英国和美国等均制定了现有锅炉和新增锅炉的NOx排放标准及国家控制方案。在NOx控制技术方面，上述国家均己应用商业化的低NOx燃烧技术，其中奥地利、日本和德国等己应用商业化的烟气脱氮技术，而美国、丹麦、荷兰、瑞典等国烟气脱氮则处于示范工程阶段。

NOx排放控制技术大致可分为二类：改进燃烧技术减少NOx的产生和烟气中去除NOx。

在SOx/NOx的联合脱除技术中，一类是脱硫技术和脱氮技术（主要是SCR技术）的组合，如SNRB工艺和S NOx工艺。SNRB的原理是在省煤器后喷入钙基吸着剂脱除SO2，在布袋除尘器的滤袋中悬浮有SCR催化剂并在气体进布袋除尘器前喷入NH3以去除NOx。该技术己在美国R.E.Burger电厂进行了5MW规模的示范，脱氮率达90％，脱硫率大于80％，据估计用于250MW机组时的投资约为260美元／kW；S NOx技术的原理是以SCF去除NOx，SO2催化氧化为三氧化硫（SO3）在降膜冷凝中凝结水合为硫酸，该技术已在美国进行了35MW规模的示范，脱氮率94％，脱硫率95％，设备投资为250美元／kW。另一类SOx/NOx联合脱除技术是利用吸附剂同时脱除硫氧化物（SOx）和NOx，如氧化铜工艺。1970年代，壳牌公司（Shell）开发了固定床反应器体系，并在日本一燃油锅炉上进行了试验；1980年，该工艺又在美国进行了0.5MW的小试；目前，美国匹斯堡能源技术中心正开发流化床反应器体系，小试己达到脱氮、脱硫率90％左右，估计投资费约为133美元/kW。第三类是NOx SO技术，它是类似的干法可再生工艺，其吸附剂为钠浸渍型Al2O3，S02和NOx在120℃的流化床中与吸附剂反应生成复杂的S-N化合物，反应产物在620℃下加热释放NOx，又用甲烷和蒸汽处理使释放出SO2和H2S而得以再生。该工艺小试己在Toronto电厂进行（5MW），脱氮率可达70％-90％，脱硫率达90％，115MW的工程示范将在美国能源部的清洁煤计划的第三阶段中进行。第四类是炉内和烟道喷吸着剂技术，它也可同时脱除SOx和NOx。Natec资源公司开发的烟道喷NaHCO3工艺己在五个燃煤锅炉安装了示范装置，结果表明，当用电除尘器（ESP）除尘时， 脱硫率可达90％， 脱氮率为25％。

对烟气脱硫设备进行改造以满足控制NOx要求的联合脱除工艺也是近年来开发的热点。美国Dravo石灰公司于1991年在迈阿密的Fort电站进行了1.5MW规模的小试，在湿式脱硫系统中加入金属鳌合剂脱氮率可达60％，增加脱氮后的投资需增加48-65美元/kW，脱除lt NOx的费用为646-830美元。贝纳特尔公司则进行了在湿式系统中加入磷的氧化物的小试。美国阿贡国家实验室在20MW燃高硫煤锅炉上进行了喷雾干燥法联合脱硫脱氮的示范试验，通过在石灰水溶液中加入一定量的NaOH，脱氮率可达50％。

发达国家在脱氮方面目前主要采取在大型燃煤锅炉上安装低氮燃烧器，使氮氧化物排放降低40%左右。环保标准严格的日本和德国还要求在大型燃煤锅炉装设烟气脱氮装置。

我国在烟气脱氮方面近年取得新的进展，如“整体分级低NOX燃烧技术”于2000年1月通过鉴定。在设备方面，目前在新建300MW及以上锅炉已装有低氮燃烧器；但大量300MW以下锅炉氮氧化物（NOX）仍无法控制，而且燃烧控制调节水平低，使氮氧化物生成量增加[9]。目前我国仅有NOx的环境质量标准，尚无固定源燃烧NOx排放标准。有关固定源燃烧NOx排放技术研究仅局限于个别低NOx燃烧技术和燃烧固硫技术中附带削减NOx的效果研究等。

但是，随着我国产业结构由粗放型向集约型的转变和能源消费结构的优化调整，能源消耗排放NOx不断增加的趋势有所缓解，1996年达到排放峰值。自1997年开始，NOx排放量逐渐回落,1997年和1998年全国NOx排放总量分别下降到11.66Mt和11.18Mt，分别比1996年峰值减少了0.34Mt和0.82Mt，1998年甚至比1995年降低了0.12Mt[10]。

1.3除尘技术

尘埃细粒子对人体呼吸系统、大气能见度和城市景观等都会产生极其不良的影响。

随着各种除尘器的使用和对土壤扬尘、道路扬尘的控制，较易被去除的大粒子的排放水平有很大的降低，但由于细粒子的去除比较困难，细粒子的排放水平没有显著下降，它在大气气溶胶中的比例反而有所上升。因此，许多发达国家早已把大气气溶胶的环境标准由总悬浮颗粒物（TSP＜100µm）改变为对人体健康危害更大的PM10（又称为可吸入颗粒物或IP＜10µm），并对PM10的污染现状、来源、环境影响、健康影响和控制对策等问题进行了一系列深入的调查研究。特别是美国经过多年的研究，注意到控制大气气溶胶的污染，不能只控制总悬浮微粒物（TSP）的排放，更应重点控制PM10，甚至PM2.5（颗粒粒径＜2.5µm）的排放，为此，美国联邦环保局（EPA）于1997年6月新颁布的大气环境质量标准中增加了PM2.5的标准。而大量的研究表明对人体健康和大气环境影响最大的恰恰是粒径＜2.5µm的粒子。近几年，在大气气溶胶的研究中，人们逐渐重视细粒子，并对PM2.5、PM1和凝结核（＜0.1µm）进行系统的研究。

我国已开始重视细粒子的污染和控制问题，1982年首次颁布的大气环境质量标准中只将飘尘（相当于PM10）作为参考标准，而1996年颁布的新修订的《环境空气质量标准（GB 3095-1996）》已将飘尘改称为可吸入颗粒物（IP），并列为正式标准，同时增加了大气气溶胶中苯并[a]芘的浓度标准。这也表明中国正在由单一的TSP控制转向TSP和细粒子共同控制。但对细粒子的产生、作用机理的研究及控制技术的开发都还不够[11]。

在传统除尘技术方面，中国已经研究并开发了多种实用有效的技术，我国有90％的火电站装了除尘器，平均除尘效率达90％，其中静电除尘（除尘效率达96％）仅占总数的12％。新建大型电站靠高烟囱（210米以上）扩散，扩散效果虽不差，可减轻附近城市的空气污染，但不能解决地区的污染问题。由于受资金不足的制约，我国大型燃煤锅炉仅配备3―4个电场的电除尘器，加之国产除尘设备运行不稳定，控制性能差，实际排放浓度往往高于现有标准[7]。
相比之下， 欧洲、美国、日本的大型电站燃煤锅炉都配备5个甚至更多电场的高效静电除尘器或多室的布袋除尘器，除尘效率高于99.9%，实际排放浓度都低于标准要求，一般为50mg／Nm3。

我国目前的总体平均除尘效率在95％左右，只相当于发达国家20世纪70年代的水平。

目前国外烟气净化技术比较成熟先进，我国必须与国外合作，学习借鉴国外先进技术经验。另一方面，当务之急是发展我国自己的烟气净化技术及产业，逐步实现烟气净化技术和设备的国产化。

1.4机动车污染控制技术和光化学污染研究[8]

机动车排放的大量NOx和VOCs（挥发性有机有毒物）是生成03和形成光化学污染的最主要前体物，而NOx经过一系列的光化学反应还能生成硝酸盐气溶胶。北美、欧洲和日本等发达国家的经验表明，NOx污染的控制比较困难，在这些国家中NOx的达标率往往低于其它大气污染物。中国以往以SO2和大气气溶胶污染作为大气污染防治研究工作的重点，对N0x和VOCs的研究很少。目前在中国一些大城市和沿海经济比较发达的城市中NOx的污染水平则有相当大的提高，如北京市1998年城市区域观测点年平均N0x的浓度达到0.15mg/立方米，超过二级标准2倍。同时，机动车还可能排放出一氧化碳和细粒子，进而影响大气环境质量和人体健康。

通过多年的研究和开发，国外提出了以控制汽油车气态污染物为主的三元催化技术和以控制柴油车细粒子排放为主的净化技术，其中前者已经比较成熟，而后者则存在着一些技术问题，开发遇到了一定困难。尽管如此，发达国家在机动车尾气排放控制方面已经做出了很大的成绩，其机动车排放系数往往只有中国的10％或更低。目前，国外正在进行极低排放，甚至零排放的机动车尾气净化技术的开发，机动车尾气净化技术的发展迅猛。

世界各国为控制城市光化学烟雾污染作出了艰苦的努力，对光化学烟雾的特征、形成机制、前体物的排放源清单、光化学污染控制策略开展了深入细致的研究，取得了很大进展。然而，尽管许多发达国家空气质量有明显的改善，但大气中03浓度仍居高不下，成为世界各国共同面临的大气环境问题。美国于1980年代中后期开展了为期10年的南方氧化剂研究计划，旨在进一步弄清大气光化学氧化剂的形成机制及光化学自由基的反应，研究区域性光化学氧化剂污染的控制技术和对策。目前，该项目的研究仍在延续和进行。

我国在20世纪70年代末首次在兰州西固石油化工区发现光化学烟雾污染。近十年来，随着经济的发展和机动车保有量的快速增长，北京、上海、广州和深圳等城市频繁观测到NOx污染相当严重的光化学烟雾现象。虽然我国于20世纪80年代在与NOx具有关联性的光化学污染方面进行了一些研究，但之后基本上没有再进行大规模的调查和研究，特别是近来在机动车及其排放不断增长和汽油品质发生重要变化的污染形势下，尚未对其造成的光化学污染及其特征进行深入研究。
为解决汽车尾气污染问题，我国已攻克了催化净化器产业化关键技术和柴油机颗粒物排放净化技术。最近，我国研制成功一种新的自动补气尾气净化装置[12]，它几乎能净化尾气中的全部一氧化碳和碳氢化合物，对NOx也有降低作用。

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