3、燃煤烟气净化技术
3.1 颗粒物脱除技术
通常采用静电除尘器、袋式除尘器和旋风除尘器
3.1.1 静电除尘器
静电除尘器是利用静电力(库仑力) 将气体中的粉尘或液滴分离出来的一种净化设备，也叫电除尘器或电收尘器。静电除尘器在收尘极和放电极之间形成直流高电压，它由变压器和整流器给出。含尘气体从除尘器下部进入，并向上流动，通过一个足以使气体电离的静电场，产生大量的正负离子和电子，并使粉尘荷电。荷电粉尘在电场的作用下向收尘极运动，并在收尘极上沉积，从而达到粉尘和气体的分离的效果。当收尘极上粉尘达到一定的厚度时，通过清灰机构使粉尘落入灰斗并排出除尘器[1]。
静电除尘器的优点：①除尘效率高，可捕集粒径为0.1µm 或更小的颗粒，效率可达99%以上；②静电除尘器的阻力小，通常在200-500Pa 之间；③烟气处理量大，处理量一般可达到106m 3/h；④能耗低，处理1000m3的烟气大约需要0.2-0.6kW ·h ；⑤耐高温，采用一般钢材可在350℃下运行[1]。
静电除尘器的缺点：①钢材耗量较大，占地面积大；②对制造、安装和运行的要求严格；③对粉尘的特性较为敏感，粉尘的比电阻宜在104-5×1010Ω·cm 之间，如超出上述范围，应采取一定措施，才能达到预期的除尘效果[1]。
3.1.2 袋式除尘器
袋式除尘器或称为布袋除尘器，是使含尘气体通过滤布，将粉尘从气流中分离出来的一种除尘器，按其清灰方式不同，可分为机械振打式清灰和脉冲喷吹式清灰两种。含尘气体从滤袋外通过滤布进入滤袋内，粗颗粒主要靠重力和惯性碰撞作用落入灰斗，细颗粒主要靠过滤捕集。粉尘被阻留在滤袋外表面，在滤袋内，净化后的气体向上流动，在上箱体内汇集后由引风机从出口引出。随着滤袋外表面粉尘不断增加，滤袋的阻力也不断增加，当达到规定的上限时，即对滤袋清灰；滤袋的阻力达到下限时，即可停止清灰。粉尘及颗粒通过灰斗放出。清灰方式，可以采用脉冲喷吹方式，清灰时自动控制系统发出信号，脉冲阀立刻开启，压缩空气迅速释放，经过脉冲气缸送往喷嘴进行喷射，滤袋由于充气，从而迅速向外扩张。滤袋向外扩张时，由于滤袋的抖动，粉尘从滤袋表面脱落进入灰斗。清灰方式，也可以采用机械振打方式，通过滤袋的抖动使粉尘脱落[1]。
袋式除尘器的使用原则：①压力损失：压力损失的选择要适当。采用一级分离时，一般压力损失约为1000-1500Pa ；采用二级分离时，压力损失约为500-800Pa 。②含尘浓度：气体含尘浓度较高时，选取低负荷；气体含尘浓度较低时，采用高负荷。③运行时间：除尘器连续运行时间长的，选取低负荷；连续运行时间短的，选取高负荷。④清灰周期：清灰周期长的选取低负荷；清灰周期短的选取高负荷[1]。
3.1.3 旋风除尘器
旋风除尘器是利用含尘气体旋转所产生的离心力将粉尘从气流中分离出来的一种设备。含尘气流由进气口沿切线方向进入后，沿外壁由上向下运动，向下旋转运动的烟气流称作外涡旋，同时还有少量气流沿径向运动到中心区域。外涡旋转到达底锥体底部后，转而沿轴心向上旋转，向上旋转的气流称内涡旋，最后从排出管排出。向下外涡旋与向上内涡旋的气流
方向是相同的。在外涡旋中，灰尘在离心力的作用下向边壁移动，到达壁的灰尘在下旋气流和重力的共同作用下，从烟气中分离出来落入灰斗。
旋风除尘器的性能特点：①设备结构简单、体积小、造价较低；②除尘器内部无运动部件或传动机构，便于管理、维护费用低；③可用于高温度烟气净化；④适用于干式除灰，有利于灰的综合利用；⑤由于可采用耐磨、耐磨蚀内衬，可以净化高腐蚀烟气。
使用旋风除尘器的注意事项：①旋风除尘器适用于处理净化密度较大、粒度较粗的粉尘，对于较细或含纤维性粉尘净化效率较低，也不宜净化粘结性粉尘；②不适于处理气体量波动较大的工况；③设计、使用时应采用措施，防止底部和个体间的漏风和串风。并联使用旋风除尘器时，力求每台除尘器处理烟气量相等。
3.1.4 国际颗粒物脱除研究现状
美国电力研究所开发出紧凑型混合颗粒收集器(COHPAC)，如图2（a ）所示，其基本思想是在原有静电除尘器后面加一个脉冲式布袋除尘器。在该系统中，布袋除尘器过滤阻力较小，表面清灰容易, 脉冲清灰时间增加, 能耗降低，过滤速度可以提高到传统速度的4～8倍，并可压缩滤袋的间距, 在占地空间和投资方面都将大幅减小。由于静电除尘器(ESP)除去了大部分的颗粒，这样在ESP 后喷入吸收剂脱除SO 2和Hg 等污染物时，吸收剂可进行多次循环利用，提高了协同脱除效率和吸收剂使用率[2]。
由于一些电厂没有足够的空间在ESP 后再加一级COHPAC ，研究者对以上系统进行进一步改进，开发出合成式COHPAC 系统，如图2(b)所示，在ESP 中用脉冲布袋代替电极板，静电除尘和布袋除尘之间用挡板隔开，防止静电场对布袋的破坏。这种方式继承了COHPAC 的技术, 具有同样的优点。从美国Alabama 电厂进行的中型实验看，其在相对略低的过滤速度下，可以获得与COHPAC 系统相近的效果，但是在协同脱除开发方面的优势不大。美国能源环境研究中心ZHUANG 等又开发了一种更为紧凑的先进混合除尘器(AHPC)，如图2 (c)所示，把静电除尘和布袋除尘集于一个腔内，滤袋置于静电极板和极线之间，实现了真正的混合。这种系统除了具有前述COHPAC 系统的优点外，其体积更小，甚至能减少到单个静电除尘器的2 /3，降低了投资成本。此外，这种系统中静电清灰产生的二次扬尘可被滤袋所捕集，从而大大提高了除尘效率，特别是PM 2.5的脱除效率。此外，在AHPC 中可以采用性能较好的覆膜滤料，进一步增加对PM 2.5的脱除效率。该技术较为先进，具有较大的发展应用潜力[2]。
电凝并技术对微细粉尘有很好的收集作用，受到各国政府和学者的重视。日本京都大学( TMU)考虑到常规电除尘器在亚微米级颗粒区的较低收集效率，首次提出了一种新型的电除尘器, 将电凝并技术与常规电除尘技术相结合，专门用于高效收集烟气中的亚微米颗粒, 其装置结构示意图如图3所示。该除尘装置分3个区：前区为预荷电区, 中区为凝并区，末区为收尘区，前区和末区与常规板式电除尘器相同，中区用厚而长的高压电极代替原来的放电电极，这些电极被施加叠加了直流电压的交流电压以促进电凝并过程。实验结果表明，采用电凝并时，1μm 以下的尘粒质量百分比减少20%，平均粒径增加4倍。在处理粒径为0. 06～12μm 的飞灰时，不采用电凝并的除尘效率为95.1 %，采用电凝并后的效率为98. 1 %。应当指出的是，该实验中采用同极性荷电粉尘在交变电场中的凝并方法，根据静电凝并机理，如果在交变电场中采用异极性荷电粉尘，可以加快荷电粉尘在交变电场中的相对运动，有利于粉尘的相互吸引、碰撞、凝并，进一步提高凝并效果[2]。
3.1.5 国内颗粒物研究现状
清华大学[3-4]为了实现纤维滤料低压降、高效率的过滤效果，深入研究静电对纤维滤料捕集燃煤可吸入颗粒物过程的影响，并在3 种条件下(自然条件、极化条件和荷电条件) 研究了飞灰在单纤维上形成颗粒链的生长和形貌，且进行了比较。通过对单纤维以及形成的颗粒链进行研究，可以深入了解纤维滤料的过滤机理以及滤料对荷电颗粒的捕捉过程。在过滤初始阶段，纤维滤料对颗粒的捕捉过程是由单纤维捕捉组成的。被捕捉的颗粒形成颗粒链后，颗粒链参与颗粒的捕捉。王珲等[5]还进行了电厂湿法脱硫系统对烟气中细颗粒物脱除实验研究，湿法脱硫系统对可吸入颗粒物的脱除效率为74.5 %，分级脱除效率随粒径减小而明显下降。上述研究表明湿法脱硫装置有助于净化烟气中的细颗粒物，但净化效果、作用机制等方面还有待更广泛和深入的研究。
在燃煤可吸入颗粒物控制方面，声波团聚是一种有效的预处理措施，其主要机理是利用高强度声场促使不同大小微粒产生相对振动并进而导致相互碰撞团聚长大。东南大学主要从声波团聚清除可吸入颗粒物的影响因素、颗粒物在声场中的动力学特性及其运动轨迹的变化、声波与雾化水滴联合作用以及与种子颗粒联合作用脱除可吸入颗粒物等方面进行了研究
[6-10]。研究结果表明, 低频高强声场对亚微米颗粒及亚微米以下颗粒有较好的团聚清除效果，而且随着声场强度的增大，超细颗粒的清除效率也增加。当团聚室内声强达到160dB 时，PM
2.5质量浓度减少了68.4 %，PM10质量浓度减少了77.7 %
。在声波单独作用及与外加雾化水
滴联合作用下的清除效率高于声波单独作用，是一种有潜在应用前景的脱除方法。目前声波团聚技术存在的主要问题是能耗过高，缺少适宜在高温环境下长期使用的声源。现有的研究主要侧重于声频、声强、微粒粒径及浓度等参数对团聚效果的影响，同时，不少研究所采用的微粒体系与实际含尘烟气存在较大差异。因此，今后的研究重点应放在如何有效降低声波团聚技术的能耗，使微粒在较低声强下即可发生有效团聚，研制适合在高温环境下长期使用且能量转换效率高的声源。颜金培等[11]还提出利用蒸汽相变作为预处理技术高效脱除燃煤可吸入颗粒物的方法，以燃煤细颗粒在过饱和蒸汽环境下凝结长大为基础，用湿式洗涤高效脱除凝结长大后的液滴。脱除效率与蒸汽添加量、洗涤塔的液气比等因素有关，蒸汽添加量的增加可以大幅提高燃煤可吸入颗粒的凝结脱除效果，洗涤塔液气比的提高也有利于提高收集效率。蒸汽相变是脱除燃煤可吸入颗粒物的重要预调节措施之一。
3.2 烟气脱硫技术
根据有无液相介入烟气脱硫有可分为：湿法、半干法和干法脱硫。另外，电子束法也是一种新型有效的脱硫方法。
3.2.1 湿法脱硫
湿法即进入湿吸收剂排出湿物质，它是利用碱性溶液作为脱硫剂，在液、固、气三相中进行反应脱硫的方法。湿法脱硫的温度在44-55 ℃。湿法脱硫又包括：石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫、氨水吸收法和海水吸收法等[12]。
3.2.1.1石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫
石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫是目前国内和国外应用都最广泛的一种烟气脱硫技术。该工艺采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石破碎磨细成粉末状与水混合，制成吸收浆液（当采用石灰作为吸收浆液时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆）。在吸收塔内，烟气中的SO 2与浆液中的CaCO 3，以及送入的氧化空气进行化学反应生成CaSO 3 ·2H 2O ，从而被脱除。吸收塔排出的石膏浆液经脱水装置缩水后回收。脱硫后的烟气经除雾器去水、换热器加热升温后进入烟囱排向大气。
该工艺主要反应：
（1）在脱硫吸收塔内，烟气中的SO2首先被浆液中的水吸收，形成亚硫酸，并部分电
SO 2+H2O → H 2SO 3 → H ++HSO3→ 2H ++SO3
（2）与吸收塔浆液中的CaCO3细颗粒反应生成CaSO 3·1/2H2O 细颗粒，即：
CaCO 3+2H+→Ca 2++H2O+CO2↑
Ca 2++SO32-+1/2H2O →CaSO 3·1/2H2O ↓
（3）CaSO 3·1/2H2O 被鼓入的空气中的氧气氧化，最终生成CaSO 4·2H 2O ：
HSO 3-+1/2O2→H ++SO42-
Ca 2++SO42-+2H2O →CaSO 4·2H 2O ↓
上述反应的关键是第一步，即SO 2被浆液中的水吸收。根据SO 2的化学特性，SO 2在水中能发生电离反应，易于被水吸收，因此只要有足够的水，就能将烟气中的绝大多数SO 2吸收下来。但伴随着浆液中的HSO 3-和SO 32-离子数量的增加，浆液的吸收能力不断下降，直至完全消失。因此，要保证系统的良好的吸收率，不仅要充分的浆液量和气液接触面，还要保证浆液充分新鲜。上述反应中，（2）和（3）其实是更深一步的反应过程，只有它们的持离，即：
续快速进行，才能保证（1）的正反应。
3.2.2.2氨法脱硫技术
氨法脱硫工艺是以氨作为吸收剂脱除烟气中的SO 2。
其特点是:1. 氨的碱性强于钙基吸收剂；2. 氨吸收烟气中SO 2是气—液或气—气反应，反应速率快、安全，吸收剂利用率高，可以达到很高的脱硫效率；3. 相对于其他钙基脱硫来说，系统简单、设备体积小、能耗低；4. 其脱硫副产品硫酸铵是一种常用的化肥，销售收入能大幅度降低运行成本。
3.2.2.3海水吸收法
海水脱硫法的原理是用海水作为脱硫剂，烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去，净化后的烟气经除雾器除雾并加热后排放。吸收二氧化硫后的海水经曝气池曝气处理后，使其中的亚硫酸根被氧化成稳定的硫酸根。并使海水的pH 值与COD 调整后达到排放标准后排入大海。 海水脱硫工艺的局限性是只能用于海边电厂，且只能用于燃煤含硫量低于1.5%的中低
3.2.2.4湿法烟气脱硫存在的问题及解决
湿法烟气脱硫通常存在富液难以处理、沉淀、结垢及堵塞、腐蚀及磨损等等棘手的问题。这些问题如解决的不好，便会造成二次污染、运转效率低下或不能运行等。
3.2.2.4.1富液的处理
洗后SO 2的富液（含有烟尘、硫酸盐、亚硫酸盐等废液）进行合理的处理，既要不浪费资源，又要不造成二次污染。 合理处理废液，往往是湿法烟气脱硫烟气脱硫技术成败的关键因素之一。因此，吸收法烟气脱硫工艺过程设计，需要同时考虑SO 2吸收及富液合理的处理。
所谓富液合理处理，是指不能把碱液从烟气中吸收SO 2形成的硫酸盐及亚硫酸盐废液未经处理排放掉，否则会造成二次污染。回收和利用富液中的硫酸盐类，废物资源化，才是合理的处理技术。
典型废水处理方法为：先在废水中加入石灰乳，将pH 值调至6-7，去除氟化物（产品CaF 2沉淀）和部分重金属；然后加入石灰乳、有机硫和絮凝剂，将pH 升至8-9，使重金属以氢氧化物和硫化物的形式沉淀。
3.2.2.4.2烟气的预处理
含有SO 2的烟气，一般都含有一定量的烟尘。在吸收SO 2之前，若能专门设置高效除尘器，如电除尘器和湿法除尘器等，除去烟尘，那是最为理想的。
然而，这样可能造成工艺过程复杂，设备投资和运行费用过高，在经济上是不太经济的。若能在SO 2吸收时，考虑在净化SO 2的过程中同时除去烟尘，那是比较经济的，是较为理想的，即除尘脱硫一机多用或除尘脱硫一体化。
近年来，我国研究及开发的燃煤工业锅炉和窑炉烟气脱硫技术，多为脱硫除尘一体化，有的在脱硫塔下端增设旋风除尘器，有的在同一设备中既除尘又脱硫。
3.2.2.4.3烟气的预冷却
大多数含硫烟气的温度为120-185℃或更高，而吸收操作则要求在较低的温度下（60℃左右）进行。低温有利于吸收，高温有利于解吸。因而在进行吸收之前要对烟气进行预冷却。 硫煤。
通常，将烟气冷却到60℃左右较为适宜。常用冷却烟气的方法有：应用热交换器间接冷却；应用直接增湿（直接喷淋水）冷却；用预洗涤塔除尘增湿降温，这些都是较好的方法，也是目前使用较广泛的方法。
我国目前已开发的湿法烟气脱硫技术，尤其是燃煤工业锅炉及窑炉烟气脱硫技术，高温烟气未经增湿降温直接进行吸收操作，较高的吸收操作温度，使SO 2的吸收效率降低，这就是目前我国燃煤工业锅炉湿法烟气脱硫效率较低的主要原因之一。
3.2.2.4.4结垢和堵塞
在湿法烟气脱硫中，设备常常发生结垢和堵塞。设备结垢和堵塞，已成为一些吸收设备能否正常长期运行的关键问题。
一些常见的防止结垢和堵塞的方法有：在工艺操作上，控制吸收液中水份蒸发速度和蒸发量；控制溶液的pH 值；控制溶液中易于结晶的物质不要过饱和；保持溶液有一定的晶种；严格除尘，控制烟气进入吸收系统所带入的烟尘量，设备结构要作特殊设计，或选用不易结垢和堵塞的吸收设备，例如流动床洗涤塔比固定填充洗涤塔不易结垢和堵塞；选择表面光滑、不易腐蚀的材料制作吸收设备。
脱硫系统的结构和堵塞，可造成吸收塔、氧化槽、管道、喷嘴、除雾器设置热交换器结垢和堵塞。其原因是烟气中的氧气将CaSO 3氧化成为CaSO 4（石膏），并使石膏过饱和。这种现象主要发生在自然氧化的湿法系统中，控制措施为强制氧化和抑制氧化。
3.2.2.4.5腐蚀及磨损
煤炭燃烧时除生成SO 2以外，还生成少量的SO 3，烟气中SO 3的浓度为10-40ppm 。 由于烟气中含有水（4%-12%），生成的SO 3瞬间内形成硫酸雾。当温度较低时，硫酸雾凝结成硫酸附着在设备的内壁上，或溶解于洗涤液中。这就是湿法吸收塔及有关设备腐蚀相当严重的主要原因。
解决方法主要有：采用耐腐蚀材料制作吸收塔，如采用不锈钢、环氧玻璃钢、硬聚氯乙烯、陶瓷等制作吸收塔及有关设备；设备内壁涂敷防腐材料，如涂敷水玻璃等；设备内衬橡胶等。
含有烟尘的烟气高速穿过设备及管道，在吸收塔内同吸收液湍流搅动接触，设备磨损相当严重。
解决的主要方法有：采用合理的工艺过程设计，如烟气进入吸收塔前要进行高效除尘，以减少高速流动烟尘对设备的磨损；采用耐磨材料制作吸收塔及其有关设备，以及设备内壁内衬或涂敷耐磨损材料。
3.2.2.4.6除雾
湿法吸收塔在运行过程中，易产生粒径为10-60m 的“雾”。“雾”不仅含有水分，它还溶有硫酸、硫酸盐、SO 2等，如不妥善解决，任何进入烟囱的“雾”，实际就是把SO2排放到大气中，同时也造成引风机的严重腐蚀。
因此，工艺上对吸收设备提出除雾的要求。被净化的气体在离开吸收塔之前要进行除雾。通常，除雾器多设在吸收塔的顶部。
3.2.3 半干法脱硫技术
半干法即进入湿吸收剂排出干物质，或者进入干吸收剂排除湿物质。半干法的操
作温度控制在60-80℃。包括：炉内喷钙+尾部增湿法、SDA 旋转喷雾法、双循环流化床法等[12]。
3.2.3.1炉内喷钙+尾部增湿法
本工艺又称LIFAC 法，是以石灰石粉为吸收剂。石灰石粉有气力喷入炉膛850-1150℃温度区内，石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行，受传质过程的影响，反应速率较慢，吸收剂利用率低。在尾部增湿水以雾状喷入，与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙进一步与烟气中的二氧化硫反应。未反应的吸收剂、反应产物呈干态随烟气排出，被除尘器收集下来。炉内喷钙+尾部增湿法介于炉内脱硫和烟气脱硫两者之间，在炉膛内喷石灰石粉，喷出的烟气进入尾部烟气增湿进行活化反应，从而实现两次脱硫。 本工艺特点：系统简单、投资较少、占地少、用电少、无废水排放，适合于中低硫煤，便于在老机组上改造使用。 3.2.3.2旋转喷雾干燥法（SDA ）
该技术以石灰作为脱硫剂。利用快速离心喷雾机将消石灰浆液喷射成极其细小且均匀分布的雾粒, 吸收剂雾粒与热烟气接触，与SO 2反应后生成一种固体反应物。由于烟气的加热、脱硫反应物将干态排出，最后连同飞灰一起被除尘器收集。收集下来的固体废渣一部分排入陪浆池循环利用，一部分外排。
本工艺特点：技术成熟、系统可靠、工艺流程简单、占地面积小、耗水较少、无
3.2.3.3双循环流化床法
该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂。烟气从吸收塔(即流化床) 底部进入，吸收塔底部为一组文丘里布气管，烟气通过文丘里管后高速流动并带动吸收剂固体颗粒共同沸腾，从而形成流化床。吸收剂与烟气中的SO 2反应, 脱硫后带有大量固体颗粒的烟气进入再循环除尘器，烟气中的固体颗粒被分离出来再次进入流化床。本工艺中，强烈的内部湍流和固体颗粒的回流加强了烟气与吸收剂接触，从而提高了脱硫效率和吸收剂利用率，脱硫率可达90%以上。
本工艺特点：系统简单，没有喷浆系统，没有废水产生，脱硫效率高，占地面积少，在能满足高品位石灰供应和妥善处理脱硫灰的条件下，具有较好的发展前景，尤其适合于老机组烟气脱硫。
3.2.4干法脱硫
干法即进入干吸收剂排出干物质，无液相介入完全在干状态下进行脱硫的方法。
[12]污水和污酸排放，脱硫效率可达80%-85%。 干法的操作温度在800-1300 ℃。喷雾干燥法是一种常用的干法脱硫法。
喷雾干燥法以消石灰为脱硫吸收剂。消石灰乳被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的SO 2发生化学反应生成CaSO 3，烟气中的SO 2被脱除。脱硫反应产物及未被利用的的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔。
干法烟气脱硫技术优点：相对于湿法烟气脱硫来说，具有设备简单、占地面积小、投资和运行费用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系统。
缺点：目前此种方法反应速度慢, 脱硫效率较低，吸收剂利用率低，磨损、结垢
现象比较严重，在设备维护方面难度较大，设备运行的稳定性、可靠性不高，且寿命较短。 3.2.5电子束法
该法脱硫的原理为在烟气进入反应器之前先加入氨气，然后在反应器中用电子加
[12]速器产生的电子束照射烟气，使水蒸气与氧等分子激发产生氧化能力强的自由基，这些自由基使烟气中的SO 2和NO x 很快氧化。
电子束法工艺简单，可以同时高效脱硫、脱硝，脱硫率在95%上，脱硝率在80%上；脱硫过程不需要废水处理；反应副产品—硫酸铵和硝酸铵可作为化肥的原料；占地面积小，适合于旧厂改造。 但是，投资和运行费用非常高，技术含量高。
3.3烟气脱硝技术
3.3.1燃烧过程中NOx 的生成机理
燃烧过程中生成的NOx ，可分为三类：燃料型、热力型和瞬时型或快速型。燃料型NOx 是燃料中含有的氮的有机化合物在燃烧过程中氧化而生成。热力型NOx 是燃烧过程中空气中的氮气在高温下氧化而生成的。快速型NOx 是由空气中的N 2与燃料中的碳氢离子团反应生成。燃烧烟气中NOx 主要为NO 和NO 2，其中NO 约占总量的90%以上
[12]。
3.3.2低NOx 燃烧技术
3.3.2.1空气分级燃烧
将燃烧用的空气分阶段送入，先将一定比例的空气从燃烧器送入，使燃料先在缺氧条件下燃烧，燃料燃烧速度和燃烧温度降低，燃烧生辰CO ；而且燃料中氮将分解成大量的HN 、HCN 、CN 、NH 3和NH 2等，它们相互复合生成氮气或将已经存在的NOx 还原分解，从而抑制了燃料NOx 的生成。然后，将燃烧所需空气的剩下部分以二次风形式送入，使燃料进入空气过剩区域燃尽。在此区间，虽然空气量多，但由于火焰温度较低，在第二级内也不会生成大量的NO 。因此总得NOx 生成量降低
3.3.2.2燃料分级燃烧
把燃料分成两股或多股燃料流，这些燃料流经过三个燃烧区发生燃烧反应。第一燃烧区为富氧燃烧区，第二燃烧区通常称为再燃烧区，空气过剩系数小于1，为缺氧燃烧区。在此燃烧区，第一燃烧区产生的NO 将被还原。还原作用受过剩空气系数、还原区温度以及停留时间的影响。第三燃烧区为燃尽区，其空气过剩系数大于1
3.3.2.3浓淡燃烧
此法原理是对装有两个燃烧器以上的锅炉，使部分燃烧器供应较多的空气（呈贫燃区），部分燃烧器供应较少的空气（呈富燃区），由于两者都偏离了理论空气量，因此使燃烧温度降低，较好的抑制NOx 的生成，实际应用中还发现，采用此种方法还有良好的稳燃作用[12]。
3.3.2.4烟气再循环燃烧
烟气再循环燃烧技术是在锅炉的空气预热器前抽取一部分低温烟气或直接送入炉膛，或渗入一次风或二次风中，不仅降低了氧浓度，同时还使火焰温度降低，使NOx 的生成受到抑制。但这种方法会引起煤粉燃烧不稳定，甚至灭火。对该技术也有在燃烧器中采用高温烟气再循环，这样既能抑制NOx 的生成，又能提高煤粉燃烧的稳定性[12][12]。 。
[12]。
3.3.3气相反应法脱硝技术
气相反应法包括选择性非催化还原法、选择性催化还原法、炽热碳还原法、电子束照射法和脉冲电晕等离子法[12]。
3.3.3.1选择性非催化还原脱硝
选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术是在没有催化剂存在的条件下，利用还原剂将烟气中的NOx 还原为无害的氮气和水的一种脱硝方法。该方法首先将含NHx 的还原剂喷入炉膛温度为800-1000℃的区域。在高温下，还原剂迅速热分解成NH 3并与烟气中的NOx 进行还原反应生成N 2和水。主要的化学反应有：
4NH 3+4NO+O2→4N 2+6H2O
2CO(NH2) 2+4NO+O2→4N 2+2CO2+4H2O
氨必须注入最适宜的温度区（930-1090℃）内，以保证上述两个反应为主要反应。当温度超过这个范围时，氨容易直接被氧气氧化，导致被还原的NOx 减少。另一方面，当温度低于此温度时，则氨反应不安全，过量的氨溢出而形成硫酸铵，并有腐蚀危险。
主要影响因素：①温度：NOx 的还原反应发生在一特定的温度范围内。温度过低，反应速率慢，氨反应不完全而造成泄漏。温度过高，还原剂被氧化而生成其他的NOx ，同时也降低了还原剂的利用率。②停留时间：是指反应物在反应器中停留的总时间。增加停留时间，化学反应进行的较完全，NOx 的脱除效率提高。当温度较低时，为达到相同的NOx 脱除效率，需要较长的停留时间。停留时间的大小取决于锅炉气路的尺寸和烟气流经锅炉气路的气速。③混合程度：要发生还原反应，还原剂必须与烟气分散和均匀混合。混合不均匀将导致脱硝效率下降。④由化学反应方程式可知，脱除1molNO 需要消耗1mol 的氨。还原剂的利用率可通过还原剂的喷入量与NOx 的脱除效率进行计算。化学计量比为脱除1molNOx 所需氨的摩尔数。由于受反应速率的影响，要达到100%的脱除效率，实际所需的化学计量比理论计量比要大些。⑤添加剂对SNCR 的影响：在尿素中添加有机烃类，可增加燃气中的烃基浓度，从而增强对NO 的还原，还可使操作温度降低20℃左右。注入甲醇作为添加剂，可降低NH3的逸出量，减少过程中(NH4) 2SO 4等腐蚀性固体在空气预热器等上的沉积。
3.3.3.2选择性催化还原脱硝
选择性催化还原（SCR ）是指在O 2和非均相催化剂存在条件下，用还原剂NH 3将烟气中
的NO 还原为无害的N 2和水的工艺。燃煤烟气SCR 脱硝的还原剂主要是氨。液氨或氨水由蒸发器蒸发后喷入系统中。在催化剂的作用下，氨气将烟气中的NO 还原为N 2和水。其化学反应方程式为：
4NH 3+4NO+O2→4N 2+6H2O
4NH 3+2NO2+O2→3N 2+6H2O
催化剂在反应中起到降低反应活化能和加快反应速率的作用。在气固催化反应过程中，催化剂的活性位吸附的氨与气相中的NOx 发生反应，生成N 2和水。N 同位素试验表明，反应产物N 2分子中一个院子N 来自NH 3、另一个来自于NO 。O 2的存在有利于NO 的还原。
可用于SCR 系统的催化剂主要有贵金属催化剂、碱金属氧化物催化剂和分子筛催化剂三种。典型的贵金属催化剂是Pt 或Pb 作为活性组分，属于低温催化剂。这种催化剂还原NOx 的活性很好，但选择性不高，NH 3很容易直接被空气中的氧氧化。由于一些贵金属在相对较低
的温度下，还原NOx 和氧化CO 的活性高，目前，贵金属催化剂主要研究用于低温催化和天然气锅炉的应用。商业SCR 催化剂，其活性组分为V 2O 5，载体为锐钛矿型的TiO 2，WO 3和MoO 3作助催剂。
主要影响因素：①反应温度：在SCR 系统中，由于使用了催化剂，NOx 还原反应所需的温度较SNCR 系统低。当温度低于SCR 系统所需温度时，NOx 的反应速率降低，氨逸出量增大；当温度高于SCR 系统所需要的温度时，生成的N 2O 量增大，同时造成催化剂的烧结和失活。②停留时间和空速：一般而言，反应物在反应器中停留时间越长，脱硝率越高。反应温度对所需停留时间有影响，当操作温度与最佳反应温度接近时，所需的停留时间降低。停留时间经常用空速来表示，空速越大，停留时间越短。③NH 3/NO摩尔比：根据化学反应方程式，脱除1mol 的NO 需要消耗1mol 的氨，反应气体理论化学计量比为1。动力学研究表明，当操作化学计量比＜1时，NOx 的脱除率与NH 3的浓度成正线性关系；当化学计量比≥1时，NOx 的脱除率与NH 3的浓度基本没有关系。
3.3.3.3炽热碳还原法
利用活性炭、焦炭等碳质固体还原废弃中的NOx 属于非催化非选择性还原法。改过程的主要化学反应为：
C+2NO→CO 2+N2
C+NO→CO+1/2N2
C+NO2→CO 2+1/2N2
C+1/2NO2→CO+1/4N2
当尾气中存在O2时，O 2与C 反应生成CO,CO 也能还原NOx
C+1/2O2→CO
CO+NO→1/2N2+CO2
CO+NO2→1/2N2+CO2+1/2O2
动力学研究表明，O 2与C 的反应先于NO 与C 的反应。故烟气中O 2的存在使炭耗量增大。虽然烟气中O 2含量高时，碳质固体消耗较大，但O 2和NOx 与C 的反应都是放热反应，消耗定量的C 所放出的热量与普通燃烧过程基本相同，这部分反应热量可以回收利用。
3.3.3.4电子束照射法和脉冲电晕等离子法
这两类方法都是利用高能电子撞击烟气中的H 2O 、O 2等分子，产生O 、OH 、O 3等氧化性很强的自由基，将NO 氧化成NO 2，NO 2与H 2O 生成HNO 3，并与喷入的NH 3生成硝铵化肥。
3.3.4液相反应脱硝技术
由于烟气中的NOx 的95%是以NO 形式存在，NO 在水中和碱中的溶解度都很低，在湿式吸收过程中，溶解难度较大。湿式络合利用液相络合剂直接同NO 反应，增大NO 在水中的溶解性，从而使NO 易于从气体相转入液相，对于处理主要含有NO 的燃煤烟气具有特别意义
3.3.4.1硫酸亚铁法
FeSO 4与NO 之间的反应如下：
FeSO 4+NO→Fe(NO)SO4
FeSO 4吸收NO 的反应时一个放热反应，低温有利于吸收，加热则发生解吸。吸收液一般含有少量的H 2SO 4，因为Fe 2+在酸性溶液中比较稳定。
3.3.4.2Fe （Ⅱ）EDTA 络合法 [12]。
Fe （Ⅱ）EDTA 吸收NO 的反应如下：
EDTA- Fe（Ⅱ）+NO→EDTA- Fe（Ⅱ）(NO)
EDTA- Fe（Ⅱ）吸收NO 以后，可以用蒸汽解吸的方法回收高浓度的NO ，同时使吸收液再生。将含有NO 和SO 2的烟气通过含有Fe （Ⅱ）EDTA 螯合物的溶液，燃煤中的NO 与Fe （Ⅱ）EDTA 反应形成亚硝酰亚铁螯合物，配位的NO 能够和溶解的SO 2和O 2反应。
Fe （Ⅱ）EDTA 作为一种常用试剂，具有价格低廉的优势，但由于添加剂中铁离子容易被水中的溶解氧或化合物Fe （Ⅱ）EDTA ·NO 中分解出来的官能团氧化使Fe （Ⅱ）失去活性。实际操作中需向溶液中加入抗氧化剂或还原剂，抑制铁离子氧化。
3.3.4.3半胱氨酸亚铁络合法
与传统的亚铁络合吸收剂相比，该法具有以下优势：在碱性条件下，吸收剂中Fe 2+不容易被氧化。而且半胱氨酸本身就是一种还原剂，能够快速的将氧化形成的Fe 3+还原为Fe 2+；半胱氨酸还可以将NO 直接还原为N 2/N2O 。可以有效抑制HSO3-还原Fe 3+和NO 时S 2O 62-以及其他N-S 化合物的形成，因此可以持续高效的吸收NO 。
在中性或碱性条件下，半胱氨酸亚铁主要以Fe(CyS)2络合物形式存在。Fe(CyS)2与NO 发生复杂的化学反应，主要形成二亚硝酰络合物，随后半胱氨酸被氧化成胱氨酸，而吸收的NO 被还原成无害的N 2。脱除NO 后生成的胱氨酸，能被烟气中的SO 2快速还原成半胱氨酸。再生的半胱氨酸又可用于烟气的NO 吸收，因此，半胱氨酸亚铁络合法不仅能脱除烟气中的NO ，而且能同时脱除SO 2，并且胱氨酸被还原成半胱氨酸，使脱硫脱硝反应得以循环进行。
液相络合吸收法目前仍存在的主要问题是回收NOx 必须选用不使Fe （Ⅱ）氧化的惰性气体将NOx 吹出；Fe （Ⅱ）总会不可避免的氧化为Fe （Ⅲ），用电解还原法和铁粉还原法再生Fe （Ⅱ）均使工艺流程复杂和经济费用增加。此外，络合反应的速度也有待进一步提高。
3.3.5活性炭吸附
活性炭具有较大的比表面积，对低浓度的NOx 有较高的吸附能力，相对很对吸附材料而言，具有吸附速率快和吸附容量大的优点，其吸附量超过分子筛和硅胶。
采用活性炭吸附法净化NOx 具有工艺简单，净化效果较高，无需消耗化学物质，设备简单，操作方便，且能同时脱除SO 2等优点。但由于吸附剂容量有限，需要的吸附剂量大，故设备庞大，且由于大多数烟气中有氧存在，300℃以上活性炭有自燃的可能，给吸附和再生造成相当大的困难，故吸附法的工业广泛应用受到一定限制
3.3.6微生物法
微生物法主要利用反硝化细菌的生命活动脱除废气中的NOx 。在反硝化过程中，NOx 通过反硝化细菌的同化反硝化作用（合成代谢）还原成有机氮化物，成为菌体的一部分；或通过异化反硝化作用（分解代谢）最终转化为N 2。生物净化主要是利用反硝化细菌的异化反硝化作用[12][12]。 。
3.4燃煤烟气汞排放的控制技术
目前公认最有前景的燃煤烟气汞排放控制技术有三种:①选煤技术; ②湿法洗涤; ③吸附剂喷射.
3.4.1选煤技术
选煤技术能达到汞脱除效率和煤种关系较大. 所以不是很稳定, 而且选煤除汞陈本高, 需要与其他控制技术联合才能达到满意的效果.
3.4.2湿法洗涤
湿法洗涤利用湿法脱硫装置能有效脱除二价汞但是无法处理单质汞, 没有催化氧化的情况下烟气中二价汞的含量在10%-80%,主要取决于燃料的类型和特征. 而采用适当的催化剂可以将烟气中汞的比例增加到95%以上,HCl 是促进单质汞氧化的重要因素, 但是其催化氧化的机理仍不是很清楚. 需要发展高效可靠得氧化技术将烟气中的汞氧化成二价汞, 然后经湿法洗涤去除.
3.4.3吸附剂喷射
主要是利用吸附剂吸附烟气中的单质汞和二价汞, 使他们富集于吸附剂中成为颗粒汞, 颗粒汞经除尘设备捕获, 达到烟气脱汞的目的. 利用现有的污染物控制设备结合吸附剂喷射方法控制燃煤电厂锅炉汞的排放是一种经济可行的方法, 其重点是吸附剂的选择。
① 飞灰再注入法:燃煤产生的飞灰本是一种污染物，但是其能吸附烟气中的汞，所以可
以考虑将收集到的飞灰重新注入烟气中来进一步捕集汞，变废为宝。
② 活性炭吸附：活性炭主要是因为它发达的孔隙结构和巨大的比表面积，造就了它对
各种物质的吸附能力。活性炭作为气态微量元素的吸附剂得到了广泛的应用。一是在烟气脱除装置前喷入活性炭颗粒，二是将烟气通过活性炭吸附床。有实验结构显示，在燃煤烟气中活性炭对汞的捕获是非常有效的，最大不捕获率可达100%。但活性炭吸附剂成本高且消耗量大运行费用昂贵，使其不能广泛应用在工业领域。
③ 钙吸附剂注入：钙基类物质容易获得，而且价格低廉，无论是氢氧化钙还是氧化钙
对二价汞都有很好的吸附作用，但对单质汞的吸附效率很低。