氮氧化物废气处理案例|如何处理氮氧化物(NOx)废气

一、氮氧化物废气主要来源

NOx 废气主要来自高温燃烧过程和化工合成反应，常见行业包括：

1. 能源行业：燃煤 / 燃气发电厂、供热锅炉（燃烧煤炭、天然气时生成 NOx，以 NO 为主，占比约 90%）。
2. 化工行业：硝酸生产、氮肥制造（如硝酸铵、尿素生产）、有机合成（NOx 来自硝酸使用或氧化反应，含 NO、NO₂等）。
3. 钢铁 / 建材：高炉炼铁、烧结机、水泥窑（燃料燃烧及矿石煅烧产生 NOx）。
4. 机动车尾气：本次案例聚焦工业固定源，暂不涉及移动源。

二、典型处理案例解析

案例一：燃煤发电厂 NOx 治理（低浓度、大流量场景）

• 客户背景：某大型国有发电集团（2×600MW 燃煤机组），位于京津冀大气污染传输通道城市，执行严于国家标准的地方排放限值。
• 废气产生工序：
  燃煤锅炉燃烧过程中，空气中的氮气与氧气在高温（>1200℃）下反应生成 NOx，主要为 NO（约 95%），少量 NO₂。废气量：单台机组约 120 万 m³/h，初始 NOx 浓度 800~1000mg/m³（以 NO₂计）。
• 处理工艺：
  “低氮燃烧技术 + 选择性催化还原（SCR）” 组合工艺
  1. 前端控制：安装低氮燃烧器（分级燃烧、烟气再循环），降低初始 NOx 生成量，预减排 30%~40%，使浓度降至 500~600mg/m³。
  2. 末端治理：SCR 系统（催化剂为 V₂O₅-TiO₂，反应温度 300~400℃），喷入氨水（NH₃）作为还原剂，发生反应：
     4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O（主要反应）
     2NO₂ + 4NH₃ + O₂ → 3N₂ + 6H₂O
     设计脱硝效率≥85%，氨逃逸率≤3ppm。
• 处理效果与结果：
  • 排放浓度稳定在 50mg/m³ 以下（优于《火电厂大气污染物排放标准》GB 13223-2011 中 “特别排放限值” 100mg/m³）。
  • 年减排 NOx 约 8000 吨，满足地方环保要求，避免因超标排放产生的罚款（约 200 万元 / 年）。
  • 副产物为无害氮气和水，无二次污染；催化剂寿命 5~8 年，运行成本约 0.15 元 /m³（含氨水、电费）。

案例二：硝酸生产尾气处理（高浓度、成分复杂场景）

• 客户背景：某化工企业（年产 50 万吨稀硝酸），硝酸生产过程中尾气 NOx 浓度高，且含 NO、NO₂、N₂O 等多种形态。
• 废气产生工序：
  硝酸合成工段（氨氧化生成 NO，再氧化为 NO₂）和吸收塔尾气排放，废气量约 5 万 m³/h，初始 NOx 浓度 2000~3000mg/m³（以 NO₂计），NO/NO₂比例约 3:1（呈 “富 NO” 状态）。
• 处理工艺：
  “氧化吸收 + 碱液喷淋 + 活性炭吸附” 组合工艺
  1. 氧化调节：投加 NO 氧化催化剂（如 ClO₂），将 NO 氧化为 NO₂，使 NOx 中 NO₂占比提升至 50% 以上，便于后续吸收。
  2. 碱液吸收：采用 NaOH 溶液喷淋（反应式：NO + NO₂ + 2NaOH → 2NaNO₂ + H₂O），去除率约 70%，浓度降至 600~900mg/m³。
  3. 深度净化：活性炭吸附装置（利用活性炭表面官能团吸附 NOx，可在常温下运行），最终排放浓度≤100mg/m³。
     （注：若需更高效率，可叠加 SCR 工艺，但需预热废气至 200℃以上。）
• 处理效果与结果：
  • 总去除率达 95% 以上，排放浓度稳定在 80~100mg/m³（符合《硝酸工业污染物排放标准》GB 26132-2010 中 “新建企业限值” 100mg/m³）。
  • 年回收硝酸钠 / 亚硝酸钠溶液约 500 吨，通过结晶提纯后作为化工原料出售，抵消部分处理成本（运行成本约 0.8 元 /m³）。
  • 解决了传统单一碱液吸收对 “富 NO” 尾气处理效率低的问题，避免 NO 因难溶于水而逃逸。

三、核心工艺对比与选择建议

四、总结

NOx 废气处理需结合行业特性（如燃烧源 vs. 化工源）、废气浓度及组分（NO/NO₂比例）选择 **“前端控制 + 末端治理” 组合工艺 **：

• 燃烧源（如电厂）：优先采用 SCR/SNCR，匹配低氮燃烧技术，实现高效稳定达标。
• 化工源（如硝酸厂）：需先调节 NOx 组分（氧化 NO），再通过碱液吸收回收，必要时叠加吸附 / 催化工艺。
  通过合理设计，两类案例均可实现超 90% 的 NOx 去除率，同时兼顾经济性（如副产物回收）和环保合规性，为工业企业提供可复制的治理模板。