煙氣中多種污染物超低排放的活性分子氧化及一體化脫除機(jī)理研究.pdf

1、目前成熟的燃煤煙氣污染物治理措施具有相當(dāng)強(qiáng)的針對(duì)性，而由于煙氣中的污染物成分較為復(fù)雜，致使后續(xù)環(huán)保系統(tǒng)復(fù)雜、占地面積大、投資和運(yùn)行成本高和影響鍋爐正常運(yùn)行等問題，能夠協(xié)同脫除兩種或兩種以上煙氣污染物的技術(shù)亟待開發(fā)。由于中國(guó)單位國(guó)土面積的能源利用強(qiáng)度較高，不論從煤炭消費(fèi)總量還是從實(shí)際單位國(guó)土面積煤炭消費(fèi)量來看，中國(guó)要想實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量的根本改善，燃煤企業(yè)必須執(zhí)行比其他國(guó)家更為嚴(yán)格的煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。燃煤企業(yè)煙氣污染物超低排放是未來其生存與發(fā)

2、展的重要方向。因此能夠?qū)崿F(xiàn)兩種或兩種以上煙氣污染物超低排放的技術(shù)是現(xiàn)在研究的重點(diǎn)。
　　臭氧氧化結(jié)合濕法洗滌實(shí)現(xiàn)煙氣中多種污染物協(xié)同脫除的方法具有反應(yīng)溫度低，能耗較低，并且臭氧反應(yīng)產(chǎn)物為氧氣，在煙氣治理過程不引入其他污染等優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)來說，該方法在煙氣多種污染物協(xié)同治理方面有較為廣闊的應(yīng)用前景。
　　傳統(tǒng)濕法噴淋對(duì)于 NO2脫除效率較低，本文提出采用氧化還原電極電勢(shì)理論遴選化學(xué)活性物質(zhì)作為促進(jìn)NO2脫除的添加劑，并對(duì)據(jù)此理論選

3、出的I-進(jìn)行全面的研究，包括I-濃度、模擬煙氣氧氣濃度、模擬煙氣中SO2和NO2初始濃度及SO2/NO2體積濃度比、循環(huán)漿液pH值等。研究結(jié)果顯示隨著I-添加濃度的增大， NO2脫除效率逐步提高，當(dāng)c（I-）=2 mol/L時(shí)，NO2脫除效率可達(dá)98.7％。且I-對(duì)于 NO2的脫除不受模擬煙氣中氧氣的影響，可抗氧氣氧化。煙氣中 SO2和NO2的同時(shí)存在可實(shí)現(xiàn)I-的循環(huán)使用和無損耗使用。試驗(yàn)結(jié)果證明本文針對(duì)NO2的脫除機(jī)理提出的遴選添加劑

4、的理論是正確的。
　　重新審核 O3與 NOx之間的反應(yīng)，著重研究該反應(yīng)在低溫（＜120℃）、大O3/NOx摩爾比（＞1）和較長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間（＞2s）時(shí)的終產(chǎn)物。首先提出更加完善的反應(yīng)機(jī)理，利用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬軟件 Chemkin進(jìn)行該反應(yīng)的敏感性分析和一些反應(yīng)影響因素的前期研究。研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度、O3/NOx摩爾比和反應(yīng)時(shí)間是該反應(yīng)生成N2O5的主要控制條件，較低溫度（≤90℃）、O3/NOx摩爾比＞1、較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間（＞2s）有

5、利于 N2O5的生成。當(dāng)反應(yīng)溫度=70℃、O3/NOx摩爾比=2.0、反應(yīng)時(shí)間=4 s時(shí)，N2O5的生成率可達(dá)80%以上。研究還發(fā)現(xiàn)當(dāng)O3/NOx摩爾比＞1時(shí)，隨反應(yīng)溫度升高，煙氣中SO2的氧化率增大，反應(yīng)溫度=90℃時(shí)， SO2的氧化率最高可達(dá)5%。在模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上開展針對(duì)性的試驗(yàn)研究，通過對(duì)O3與NOx反應(yīng)條件（包括反應(yīng)溫度、反應(yīng)摩爾比、反應(yīng)時(shí)間和SO2）的小型試驗(yàn)，證明文中之前提出的反應(yīng)機(jī)理和模擬結(jié)果較為真實(shí)地描述了O3與NOx

6、之間的反應(yīng)。開展N2O5的濕法洗滌脫除效率試驗(yàn)，利用該機(jī)理可取得90%以上的脫硝效率。根據(jù)該機(jī)理需要研究的關(guān)鍵性參數(shù)搭建5000 Nm3/h中型試驗(yàn)平臺(tái)，開展中試試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明臭氧氧化生成N2O5并結(jié)合濕法洗滌可實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫硫脫硝，當(dāng)噴淋洗滌塔前煙氣溫度=90℃、O3/NOx摩爾比=2.0時(shí)，可實(shí)現(xiàn)90%以上的脫硝效率和98%的脫硫效率。
　　基于之前的理論和試驗(yàn)研究基礎(chǔ)，在一煙氣量6萬 Nm3/h炭黑干燥爐上成功進(jìn)行該技術(shù)的工

7、程示范。并在該示范工程上開展調(diào)試試驗(yàn)，調(diào)試試驗(yàn)結(jié)果除了驗(yàn)證之前的脫硝規(guī)律，還顯示：循環(huán)漿液 pH值對(duì)該技術(shù)脫硝效率的影響較??；強(qiáng)制氧化風(fēng)機(jī)不工作會(huì)在一定程度上降低該系統(tǒng)的脫硝效率。經(jīng)過對(duì)運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化，煙氣中SO2和NOx分別由初始濃度800~1000 mg/Nm3和600~900 mg/Nm3降至＜35 mg/Nm3和10~20 mg/Nm3。實(shí)際工程運(yùn)行結(jié)果表明臭氧氧化生成N2O5可與傳統(tǒng)石灰石石膏濕法脫硫進(jìn)行有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)煙氣中