尿素石灰濕法煙氣脫硝的影響因素

1、尿素尿素石灰濕法煙氣脫得的影響因素石灰濕法煙氣脫得的影響因素陳定盛，岺超平，唐志雄，方平（環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣州510655）摘要摘要：研究在現(xiàn)有濕法脫硫設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡單改進(jìn)即可以實(shí)現(xiàn)煙氣同時脫硫脫硝的技術(shù)，提出了以尿素石灰溶液為吸收劑的濕法煙氣脫硝技術(shù)，在試驗(yàn)中采用兩級串連的填料塔為主體反應(yīng)器，考察了吸收劑濃度（尿素石灰）、空塔氣速、吸收反應(yīng)溫度、PH值及添加劑KMnO4對脫硝效率的影響，結(jié)果表明：當(dāng)尿素濃度為5%、空

2、塔氣速為0.4ms，吸收反應(yīng)溫度為60～70℃、以石灰調(diào)節(jié)器PH為8～９＼并添加0.04％KMnO4時，可實(shí)現(xiàn)84.8％的脫硝效率。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：濕法煙氣脫硝；尿素；石灰；高錳酸鉀；脫硝效率NOx是燃煤電廠煙氣排放三大污染物（SO2，NOx及總懸浮顆粒物）之一，據(jù)統(tǒng)計，2006年我國SO2排放量超過2500萬噸，是世界上SO2第一排放大國，與此同時，Nox的排放量也逐年增加，研究表明，在2004年，全國NOx排放總量達(dá)到1600萬噸左右

3、，電力行業(yè)排放量約占一半，預(yù)計到2010年，我國NOx排放量將達(dá)到2194萬噸，到2020年將達(dá)到2900萬噸左右，隨著國家和地方環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，開發(fā)控制燃燒后NOx排放的技術(shù)勢在必行。煙氣脫硫、脫硝被認(rèn)為是控制燃煤過程中產(chǎn)生的SO2和NOx污染的重要技術(shù)手段。由于同時脫硫脫硝技術(shù)與傳統(tǒng)的煙氣脫硫和選擇性催化還原脫硝給合工藝相比費(fèi)用低，已成為目前煙氣脫硫、脫硝技術(shù)的研究熱點(diǎn)。國內(nèi)外對煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)的研究十分活躍，主要有溫式吸收法

4、、吸附法、催化法、高能輻射法以及上述方法聯(lián)用等。其中濕式吸收法由于工藝和設(shè)備都較為簡單，可在1套設(shè)備中同時脫除煙氣中的SO2和NOx，并且不存在催化劑中毒和失活等問題，因此具有較好的應(yīng)用前景。石灰石石灰濕法脫硫工藝是世界上應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)，日本、德國和美國的火力發(fā)電廠中約90%的煙氣脫硫裝置采用此工藝，預(yù)計在未來很長一段時間內(nèi)，典型的石灰石石膏法仍將占據(jù)主要地位，由于煙氣中95%的NOx以溶解度很低的NO形式存在，在以石灰石石灰

5、溶液為吸收劑的濕式吸收過程中，對NOx的脫除效果十分微弱且溶解難度較大。因此采用促進(jìn)NOx吸收的化學(xué)添加劑（如尿素）使原有的石灰石石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)同時具有脫硝功能，并形成與我國國情相適應(yīng)的投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、能符合我國排放標(biāo)準(zhǔn)的脫硫脫硝一體化技術(shù)，是具有廣闊前景的。筆者對尿素添加劑濕法煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)的研究表明：采用尿素溶液吸收劑可同時脫除SO2和NOx，特別是當(dāng)采用尿素和KMnO4配制成的吸收劑時，平均脫硫效率和脫硝效率分別達(dá)

6、到99.6%和62.5%。采用石灰溶液為吸收劑脫除NO的試驗(yàn)表明：石灰溶液單獨(dú)脫硝效果微弱，石灰溶液不能作為脫除NO的吸附劑。張虎等研究了當(dāng)鈣基吸收劑（Ca（S0.5N）=1.8）經(jīng)10%每5分鐘采用德國Testo350XL煙氣分析儀（同進(jìn)采用英國Kane公司KM96106型煙氣分析儀作參比）測定進(jìn)、出口煙氣成分的濃度，分析試驗(yàn)條件的變化對脫硝效率的影響。2、結(jié)果與討論結(jié)果與討論2.1尿素濃度對脫硝效率的影響圖2給出了尿素濃度對脫硝效率

7、的影響。從圖2可以看出，當(dāng)反應(yīng)溫度為58～65℃、空塔氣速為0.4ms時，隨著尿素濃度的提高，脫硝效率也不斷提高，但提高到一定程度后則變化不大。當(dāng)尿素濃度為5%時，脫硝效率可達(dá)到45.37%；當(dāng)尿素濃度提高到10%時，脫硝效率為47.21%。由此可見，當(dāng)尿素濃度達(dá)到5%后，繼續(xù)提高尿素濃度對脫硝效率影響不大。在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到煙氣脫硫脫硝吸收劑濃度越高，運(yùn)行成本也越高，因此吸收劑的濃度不能無限制地提高；從脫硝效率和經(jīng)濟(jì)性兩方面綜合考慮

8、，在研究其他工藝條件對尿素脫硝效率的影響時，可采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的尿素溶液作為吸收劑。2.2空塔氣速對脫硝效率的影響圖3為空塔氣速對脫硝效率的影響。從圖3可以看出，當(dāng)反應(yīng)溫度為58～65℃、尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時，隨著氣速的增大，脫硝效率降低。當(dāng)氣速從0.2ms增大到0.4ms時，脫硝效率僅下降6%左右；當(dāng)氣速大于0.4ms時，脫硝效率才開始快速下降；當(dāng)氣速大于0.6ms后，脫硝效率低下降趨勢又變緩。試驗(yàn)結(jié)果表明：為了保證高效脫除煙氣中的

9、NOx，煙氣與尿素水溶液的接觸反應(yīng)必須控制在一定的時間內(nèi)，即控制脫除煙氣中NOx的接觸反應(yīng)時間。此外，由于液體在亂堆填料層內(nèi)向下流動時，有偏向塔壁流動的現(xiàn)象，造成塔中心的填料不能被潤濕，降低了表面利用率；塔徑越小，對應(yīng)于單位塔截面的周邊越長，這種現(xiàn)象越嚴(yán)重。當(dāng)空塔氣速較小時，氣體在塔內(nèi)停留進(jìn)間較長，與液相接觸時間較長，兩相傳質(zhì)充分，從而脫硝效率較高。隨著氣速的增大，雖然湍程度增加，但氣體停留時間變短，氣液兩相接觸不充分，脫硝效率因而下降