臭氧結(jié)合鈣基吸收多種污染物及副產(chǎn)物提純的試驗(yàn)與機(jī)理研究.pdf

1、隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)要求與標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，火電行業(yè)及其大氣污染控制倍受關(guān)注。臭氧多脫技術(shù)能夠有效的進(jìn)行多種污染物的協(xié)同脫除，對(duì)緩解日益惡化的環(huán)境問題有著重要意義。本文對(duì)臭氧實(shí)現(xiàn)多種污染物協(xié)同脫除的相關(guān)問題進(jìn)行了試驗(yàn)與機(jī)理研究。其中主要包括:NO氧化產(chǎn)物與SO2的吸收、副產(chǎn)物處理、等離子體耦合催化劑對(duì)NO的氧化以及臭氧氧化多種污染物協(xié)同脫除中試試驗(yàn)。
　　 在實(shí)現(xiàn)了NO的高效氧化后，主要氧化產(chǎn)物NO2與SO2的協(xié)同吸收成為整個(gè)多脫系統(tǒng)

2、的重要環(huán)節(jié)。本文從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的角度進(jìn)行了協(xié)同吸收的反應(yīng)機(jī)理與吸收特性的模擬，試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果相吻合。當(dāng)吸收的氣體體積與漿液體積的比值M=2870時(shí)為臨界狀態(tài)，超過臨界后pH值會(huì)迅速下降。這表明此時(shí)為吸收液完全消耗的臨界狀態(tài)。同時(shí)根據(jù)傳質(zhì)速率的計(jì)算，亞硫酸鈉溶液受pH值影響強(qiáng)烈，而亞硫酸鈣幾乎不受其影響。
　　 分別采用三種吸收劑Na2SO3、Ca(OH)2和CaSO3進(jìn)行吸收對(duì)比，對(duì)pH值、煙氣組分、液氣比等影響因素及液

3、相的吸收產(chǎn)物進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，NO2吸收效率隨S(Ⅳ)離子濃度的增加而提高，同時(shí)液相吸收的主要產(chǎn)物為NO2-。當(dāng)pH＜7時(shí)，Na2SO3對(duì)NO2的吸收變差。隨著pH值低于5.7，CaSO3表現(xiàn)出比Na2SO3更好的效果。SO2在堿性環(huán)境中有利于NO2的吸收，酸性環(huán)境中有微弱的抑制作用。氧氣量對(duì)于NO2的吸收有負(fù)面影響，使吸收效率降低10％左右。隨著NO2-濃度的提高，NO2的吸收也受到限制。液氣比的增加能提高NO2的吸收效率。

4、>　　 采用多種添加劑輔助CaSO3漿液協(xié)同吸收NO2與SO2，同時(shí)對(duì)吸收產(chǎn)物進(jìn)行分離提純亞硝酸鈣產(chǎn)品。添加鐵、錳、銨等無機(jī)鹽都能夠提高CaSO3漿液對(duì)NO2的吸收。FeSO4效果最佳，NO2的吸收效率達(dá)到95％，然而由于Fe(Ⅱ)向Fe(Ⅱ)的轉(zhuǎn)化，其損失率也最大。硫酸銨也具有較強(qiáng)的輔助吸收能力同時(shí)損失最小。它的吸收效果隨著溫度的升高而增強(qiáng)，也隨pH值的降低而減弱。氧氣的存在仍會(huì)使NO2的吸收效率下降4％。
　　 采用復(fù)鹽復(fù)

5、分解法進(jìn)行液相吸收產(chǎn)物Ca(NO2)2的提純，對(duì)影響提純的因素進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，加熱反應(yīng)時(shí)間30min，反應(yīng)溫度90℃，OR=12(pH5.5)時(shí)，提純達(dá)到最優(yōu)化條件。最后提出了臭氧氧化多種污染物結(jié)合鈣基吸收以及副產(chǎn)物處理的方案。
　　 應(yīng)用非熱等離子體結(jié)合催化劑實(shí)現(xiàn)低能耗、低溫下NO的氧化。DBD產(chǎn)生的活性分子O、O3、O2*、OH、H2O2、HO2等能夠強(qiáng)化NO的氧化。放電電壓5kV下，NO的主要氧化產(chǎn)物為NO2。以鈷為活

6、性組分，二氧化鈦為載體，采用溶膠凝膠法制備鈷鈦催化劑與非熱等離子體結(jié)合具有很好的NO氧化性能。分析表明，焙燒溫度400℃下，鈷負(fù)載量達(dá)到7.5％時(shí)，鈷鈦催化劑Co(0.75)Ti的催化活性最好。此時(shí)鈷在催化劑表面分散度高，能夠很好地吸附氣相活性分子。在4.6kV的放電電壓下催化氧化NO，能夠在120～210℃的反應(yīng)溫度內(nèi)取得90％以上的氧化效率。放電產(chǎn)生的活性分子吸附于催化劑表面的氧缺位上，NO分子在催化劑表面以弱吸附或碰撞的形式與活性

7、分子發(fā)生反應(yīng)，形成穩(wěn)定的中間體。隨著鍵長(zhǎng)的進(jìn)一步縮短，生成的NO2分子擴(kuò)散到氣相，實(shí)現(xiàn)催化氧化過程。
　　 本文還對(duì)臭氧氧化結(jié)合鈣基吸收多種污染物協(xié)同脫除技術(shù)進(jìn)行了中試試驗(yàn)。提出了三種氧氣來源的技術(shù)方案:空氣源、液氧供氧和空分供氧，并進(jìn)行了對(duì)比。中試試驗(yàn)采用操作簡(jiǎn)單的空氣源方案進(jìn)行。采用Fluent的EDC模型模擬臭氧噴射方式。結(jié)果表明三叉式噴嘴的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)臭氧與煙氣的均勻混合。同時(shí)大管道內(nèi)的氣相混合反應(yīng)中，由于氣相混合的停留

8、時(shí)間大于化學(xué)反應(yīng)時(shí)間，因此混合停留時(shí)間的長(zhǎng)短決定了化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到反應(yīng)平衡，模擬得出O3與NO反應(yīng)的臨界平衡時(shí)間為0.45s。
　　 試驗(yàn)工況是采用O3結(jié)合鈣基吸收劑對(duì)NOx、SO2、Hg以及VOCs進(jìn)行協(xié)同氧化降解。采用混合吸收漿液協(xié)同吸收時(shí)脫硝效率超過86％，脫硫?yàn)?9％。NOx的液相吸收產(chǎn)物為NO2-離子。電廠原煙氣經(jīng)SCR、靜電除塵后Hg濃度較低，氧化效率非常明顯達(dá)到99％以上。二噁英在高濃度的O3作用下降解率達(dá)到94％