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強的針對性，而由于煙氣中的污染物成分較為復雜，致使后續(xù)環(huán)保系統(tǒng)復雜、占地面積大、投資和運行成本高和影響鍋爐正常運行等問題，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)。由于中國單位國土面積的能源利用強度較高，不論從煤炭消費總量還是從實際單位國土面積煤炭消費量來看，中國要想實現(xiàn)空氣質(zhì)量的根本改善，燃煤企業(yè)必須執(zhí)行比其他國家更為嚴格的煙氣污染物排放標準。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。
　　臭氧氧化結(jié)合濕法洗滌實現(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。相對來說，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)濕法噴淋對于 NO2脫除效率較低，本文提出采用氧化還原電極電勢理論遴選化學活性物質(zhì)作為促進NO2脫除的添加劑，并對據(jù)此理論選

3、出的I-進行全面的研究，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c（I-）=2 mol/L時，NO2脫除效率可達98.7％。且I-對于 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的同時存在可實現(xiàn)I-的循環(huán)使用和無損耗使用。試驗結(jié)果證明本文針對NO2的脫除機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）和較長反應(yīng)時間（＞2s）時的終產(chǎn)物。首先提出更加完善的反應(yīng)機理，利用化學反應(yīng)動力學模擬軟件 Chemkin進行該反應(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、較長的反應(yīng)時間（＞2s）有

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

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

7、程示范。并在該示范工程上開展調(diào)試試驗，調(diào)試試驗結(jié)果除了驗證之前的脫硝規(guī)律，還顯示：循環(huán)漿液 pH值對該技術(shù)脫硝效率的影響較??；強制氧化風機不工作會在一定程度上降低該系統(tǒng)的脫硝效率。經(jīng)過對運行參數(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。實際工程運行結(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行有效結(jié)合，實現(xiàn)煙氣中