2013年02月21日12:20 來源：人民網(wǎng)-財(cái)經(jīng)頻道
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汽車尾氣實(shí)際上沒有經(jīng)過任何處理就排放到了隧道內(nèi)。在貫穿人口密集地區(qū)的公路上，必須針對(duì)氮氧化物等采取對(duì)策。日本在2007年建成的首都高速公路環(huán)線上首次設(shè)置了脫硝裝置。
日本首都高速公路中央環(huán)形新宿線連接著澀谷、新宿和池袋等東京都主要地區(qū)，大部分建于地下，對(duì)緩解主要呈放射狀分布的首都高速公路的交通堵塞發(fā)揮著重要作用。
建設(shè)時(shí)，在11公里路段的9個(gè)換氣站中，設(shè)置可去除氮氧化物（NOx）的脫硝裝置。2004年10月進(jìn)行了招投標(biāo)，共有5家公司參與競(jìng)爭(zhēng)，最終由西松建設(shè)公司與富士電機(jī)系統(tǒng)公司結(jié)成的聯(lián)營體（JV）、以及松下公司中標(biāo)。西松?富士聯(lián)營體負(fù)責(zé)代代木等5處換氣站，松下負(fù)責(zé)東中野等4處換氣站。每個(gè)設(shè)施的價(jià)格約為9億日元。
在此之前，日本也曾在隧道內(nèi)設(shè)置可去除懸浮顆粒物（SPM）的靜電除塵器，但在隧道換氣站設(shè)置脫硝裝置，這在日本尚屬首次。據(jù)稱，當(dāng)時(shí)在全球也就只有挪威存在一例。
氮氧化物為主要去除目標(biāo)
聯(lián)營體與松下接單的設(shè)備大致由可去除懸浮顆粒物的靜電除塵器和可去除氮氧化物的脫硝裝置兩部分構(gòu)成。首先使用鼓風(fēng)機(jī)將隧道內(nèi)排放的汽車尾氣集中到換氣站，然后使其通過靜電除塵器。
柴油汽車排放的懸浮顆粒物名為柴油車尾氣顆粒物（DEP），可致癌或會(huì)誘發(fā)支氣管哮喘等疾病，會(huì)損害健康。除塵器主要用于去除這種柴油車尾氣顆粒物。
聯(lián)營體與松下的靜電除塵器在工作原理方面是一樣的，數(shù)十年前就確立了相關(guān)技術(shù)。通過對(duì)進(jìn)入除塵器的尾氣進(jìn)行放電，使尾氣中的懸浮顆粒物帶電，然后利用有高壓電流通過的除塵極板一舉進(jìn)行捕獲。
經(jīng)由靜電除塵器的尾氣會(huì)被直接送入脫硝裝置。在進(jìn)行招標(biāo)時(shí)，發(fā)包商首都高速公路公團(tuán)要求的設(shè)備基本性能是，從一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）構(gòu)成的氮氧化物中除去90％的二氧化氮。氮氧化物是形成酸雨等的有害物質(zhì)，尤其會(huì)給呼吸器官等造成直接影響。
以前，與氮氧化物一樣，去除硫氧化物（SOx）也是解決大氣污染問題方面的重要課題，但此次招標(biāo)的條件并不包括這項(xiàng)。這是因?yàn)�，日本�?jīng)過多年研究，一直在減少汽車等的燃料中所含硫磺成分，早在1990年代初期就基本在全國達(dá)到了硫氧化物環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。
為了說明此次使用的脫硝裝置在技術(shù)方面如何出色，需要回顧一下以往去除氮氧化物的方法。從1960年代中期起，大氣污染成為社會(huì)問題。有關(guān)方面針對(duì)被視為其罪魁禍?zhǔn)椎墓S廢氣和汽車尾氣，開始積極采取各種對(duì)策。
需要不同于工廠用途的其他技術(shù)
當(dāng)時(shí)針對(duì)工廠廢氣，采用了名為氨還原催化劑的處理方式�；驹硎鞘顾嵝缘亩趸c堿性的氨發(fā)生反應(yīng)，從而進(jìn)行中和。很多工廠設(shè)置的鍋爐都采用了氨還原催化劑技術(shù)。
盡管當(dāng)時(shí)汽車尾氣已成為亟需解決的問題，但在隧道內(nèi)并未設(shè)置同類型的脫硝裝置。這是因?yàn)楣S廢氣與換氣站中的尾氣大不相同。
工廠廢氣中的二氧化氮濃度大概為100ppm。1ppm是指1立方米含有1毫克二氧化氮，溫度為200～400度。與其相比，隧道換氣站內(nèi)的廢氣中，二氧化氮濃度極低，為10ppm以下，溫度也為常溫。氨還原催化劑只有在高濃度高溫狀態(tài)下才會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此無法用于隧道脫硝裝置。
1995年前后，在日本道路公團(tuán)及首都高速公路公團(tuán)等的呼吁下，多家企業(yè)積極做出回應(yīng)，開始斷斷續(xù)續(xù)地開展實(shí)驗(yàn)，作為代替氨還原催化劑的方法，選用了采用活性炭的二氧化氮去除方法。
中標(biāo)的西松建設(shè)和松下均將活性炭用作二氧化氮去除劑�；钚蕴康谋砻娣植加屑{米級(jí)的細(xì)孔，與氣體接觸的表面積極大。其特點(diǎn)是這些細(xì)孔可吸附體積為自身數(shù)倍到數(shù)百倍的氣體。
基于這一特性，活性炭多用于去除有害物質(zhì)和異味物質(zhì)。西松建設(shè)將活性炭制成幾毫米大的顆粒狀，堆積幾十厘米高，然后使尾氣從其下方通過，從而去除二氧化氮。由于是將二氧化氮吸附在細(xì)孔內(nèi)，因此這種方式稱為“吸附式”。
雖然乍看起來很簡單，但西松建設(shè)董事兼土木建筑營業(yè)本部策劃技術(shù)部長藤井利侑說：“很難掌握活性炭與二氧化氮的親和性。并不是所有活性炭都能使用。我們經(jīng)過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于找出了最適合吸附二氧化氮的材質(zhì)和形狀。”
活性炭可吸附的二氧化氮量有限，因此，西松建設(shè)的設(shè)備需要每半個(gè)月一次將活性炭浸泡在含有亞硫酸鹽（Na2SO3）的再生液內(nèi)幾十分鐘。再生液通過設(shè)置在換氣站內(nèi)的泵排出。
亞硫酸鹽與二氧化氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸鈉（Na2SO4）和氮?dú)猓∟2）。硫酸鈉是一種來源于海洋的中性鹽，因此用過后的再生液可排放到下水道中。在隧道的換氣站內(nèi)，可進(jìn)行活性炭再生的“現(xiàn)場(chǎng)再生方式”是西松脫硝裝置的一大特點(diǎn)。
而松下采用名為“吸收式”的方法。充分利用了活性炭表面積大且吸收力強(qiáng)這一特性，松下在活性炭中提前添加了堿性的氫氧化鉀（KOH），會(huì)與廢氣中的酸性二氧化氮接連發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成亞硝酸鉀（KNO2）、硝酸鉀（KNO3）及水（H2O）。
還可用于隧道以外的其他用途
通過化學(xué)反應(yīng)生成的亞硝酸鉀等會(huì)被吸收到活性炭內(nèi)部，因此這種方法稱為“吸收式”。但吸收氫氧化物的量也有限，因此松下的設(shè)備也必須每半年到一年進(jìn)行一次活性炭再生。
松下是將活性炭帶回自家公司工廠進(jìn)行再生，以能夠重新用于去除二氧化氮。松下政府機(jī)關(guān)機(jī)電系統(tǒng)部的主任工程師小西茂解釋說：“采用帶回方式，是對(duì)20年所需的維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算后作出的決定。”
與將活性炭制成小顆粒狀的西松建設(shè)不同，松下將活性炭制成沿一個(gè)方向開了無數(shù)細(xì)孔的塊狀，也是因?yàn)榭紤]到了方便在自家工廠進(jìn)行維護(hù)。
神戶制鋼所雖然此次沒有中標(biāo)，但該公司開發(fā)出了可高效去除在此次招標(biāo)中未受重視的一氧化氮的裝置。該公司旗下的機(jī)械工程公司能源本部課長高橋圓表示，“該裝置的特點(diǎn)是能夠高水平地去除一氧化氮和二氧化氮，對(duì)此我們很有信心”，對(duì)今后中標(biāo)充滿期待。
在大城市圈，為了緩解交通擁堵，建設(shè)了很多立交橋，但如果是在有高層建筑物的區(qū)域，就難以建設(shè)立交橋。因此，今后還將繼續(xù)建設(shè)利用地下隧道連接的主干道。
首都高速公路都心環(huán)形線的鍛冶橋換氣站
在隧道上方設(shè)置的換氣站雖然已進(jìn)行過計(jì)算，不會(huì)向有公寓等的方向排放廢氣，但因風(fēng)向問題，仍有可能對(duì)附近居民造成危害。在隧道與居住環(huán)境相距較近的場(chǎng)所，對(duì)脫硝裝置的需求今后會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大。
除隧道以外，脫硝裝置還可用于其他場(chǎng)所。西松建設(shè)還研究了將脫硝裝置用于地下停車場(chǎng)。在地面交通量較多的場(chǎng)所也可充分加以利用。即便不是隧道及地下停車場(chǎng)等密閉空間，如果在交通量較多的道路兩側(cè)設(shè)置，也有望產(chǎn)生一定效果。
雖然汽車的環(huán)保性能已得到顯著提高，但在道路上行駛的并不都是實(shí)施了環(huán)境對(duì)策的新車型。從中央環(huán)形新宿線的業(yè)績來看，脫硝裝置正成為城市隧道中必不可少的設(shè)備。（日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）
