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煙氣同時脫硫脫硝技術的三種方法

發布時間:2023-05-22文章分類:環保百科編輯作者:森源藍天閱讀次數:2182 次

【導讀】

煤炭燃燒產生的NOx和SO2的濃度雖不太高但總量大。國內外,大多現有的煙道氣凈化技術,除塵、脫硫和脫硝是在多個獨立的系統完成的,不但占地面積大,而且投資、經營成本高,隨著煙氣脫硫的普及,氮氧化物污染物的比例越來越高。因此,脫硫脫硝技術正日益受到我國的重視。煙氣同時脫硫脫硝技術分為干法煙氣脫硫脫硝技術、濕法煙氣脫硫脫硝技術。

  煤炭燃燒產生的NOx和SO2的濃度雖不太高但總量大。國內外,大多現有的煙道氣凈化技術,除塵、脫硫和脫硝是在多個獨立的系統完成的,不但占地面積大,而且投資、經營成本高,隨著煙氣脫硫的普及,氮氧化物污染物的比例越來越高。


  因此,脫硫脫硝技術正日益受到我國的重視。煙氣同時脫硫脫硝技術分為干法煙氣脫硫脫硝技術、濕法煙氣脫硫脫硝技術。


  1、濕法煙氣同時脫硫脫硝


  最初的濕法煙氣脫氮技術是通過酸溶液、水、氨溶液和堿溶液來吸收。但由于NO難溶于水,只能脫除一小部分。為使NO更有效吸收,一般采用還原吸收、絡合吸收、或氧化吸收。還原劑有NaSO3、(NH)4SO3、尿素等;絡合劑主要有Fe(II)(EDTA)等;氧化劑主要用強氧化劑,如KMnO4、氯酸、雙氧水、重鉻酸鉀、臭氧、黃磷等,將NO氧化為NO2然后被堿性溶液吸收。


  根據上述原理,結合成熟的堿法脫硫技術,濕法煙氣同時脫硫脫硝技術應運而生。很多學者進行實驗研究,結果表明,濕法煙氣脫硫脫硝具有較高的脫硫脫硝效率,且二次污染、運行費用低,前景廣闊。下面分別介紹氧化吸收法和濕式絡合吸收法。


  氧化法是將NO氧化為易于吸收脫除的形態。NO的氧化速率決定了整個氧化法脫除的效率,采用有效的氧化劑大大提高了的氧化效率。常用的氧化劑包含液相與氣相兩種,液相氧化劑很多,如高錳酸鉀、雙氧水、黃磷、次氯酸鈉、氯酸等。氣相氧化劑主要有臭氧、二氧化氯、氯氣等,但運行費用偏高,適合中小型燃煤鍋爐使用。


  1.1氯酸氧化法


  氯酸(HClO3),是一種強氧化劑,同時也是酸性強于硫酸的強酸,35%的氯酸溶液99%可以電離。氧化電勢是由液相的PH值控制。氯酸在酸性條件下氧化性高于高氯酸。根據氯酸的特性,將氯酸應用于濕法煙氣同時脫硫脫硝,反應原理如下:


  氯酸與NOx的反應機理:


  NO+2HClO3 NO2+2ClO2


  5NO+2ClO2+H2O 2HCl+5NO2


  5NO2+ClO2+3H2O HCl+5HNO3


  氯酸和SO2的反應機理:


  SO2+2HClO3SO2+2ClO2+H2O


  Cl2+H2O HCl+HClO


  SO2+2HClO SO3+HCl


  SO2+H2O HSO3


  這種方法的脫硫脫硝效率達到95%以上,可以在常溫下操作,但會產生酸性廢液,可用堿液進一步吸收。氯酸會對設備產生強烈的腐蝕,設備防腐導致投資增加。


  1.2黃磷氧化


  采用黃磷氧化脫硫脫硝的是利用濕式除塵器,用堿和黃磷將煙氣中的


  二氧化硫和氮氧化物同時去除,黃磷先與氧氣反應生成,選擇性的氧化煙氣中的NO成為NO2,SO2和NO2被堿性液體吸收,同時黃磷被吸收氧化成磷酸,磷酸具有很高的回收價值。但黃磷的易燃性、一定的毒性和不穩定性要求必須經過預處理才能正常使用。


  1.3 NaClO2/NaOH法


  反應原理如下:


  4NO+3ClO2ˉ+4OH-4NO3ˉ+3Clˉ+2H2O


  2SO2+3ClO2ˉ+4OH-2SO42ˉ+Clˉ+2H2O


  SO2的存在極大的抑制吸收液對NO的吸收,同時吸收液對二氧化硫和一氧化氮的吸收和氧化受PH值得影響較大。


  1.4雙氧水法


  雙氧水可以有效的與煙氣中的SO2和NO發生反應,使NO轉化為NO2、HNO2、HNO3而被脫除,再用NaOH進行吸收。研究發現,NO的氧化轉化率高達81%。


  2、半干法煙氣同時脫硫脫硝


  該法是在半干法脫硫的基礎上展開的,將堿性物質氫氧化鈉、碳酸氫鈉、石灰石等)或尿素溶液噴入塔內,進行脫硫脫硝,該法SO2脫除率較高,但脫硝效率較低。


  2.1尿素法


  尿素法同時脫硫脫硝工藝是由俄羅斯門捷列夫化學工藝學院開發,SO2和NOx可以同時去除,學者研究發現,SO2的脫除率可以達到100%,NOx脫除率高于95%。該法采用PH為5~9的吸收液,對設備無腐蝕,煙氣中SO2、NOx的濃度對SO2、NOx的脫除率無影響,尾氣不需處理即可直接排放,吸收液處理后回收,總反應如下:


  NO+NO2+(NH2)2CO CO2+2N2+2H2O


  4SO2+O2+4H2O+2(NH2)2CO2(NH4)2SO4+2CO2


  實驗裝置處理器處理能力60m3/h,工業化有待進一步研究。


  2.2 LILAC法


  LILAC法是在處理器內將飛灰、石膏和消石灰與5倍總固重的水混合,SO2和NOx的脫除效率分別能達到90%和70%,當SO2/NOx增加時,NOx的脫除率增加


  3、干法煙氣同時脫硫脫硝


  3.1吸附法


  吸附法,是以活性焦炭為吸附劑進行脫硫脫硝。通過活性焦炭微孔時被吸附催化為硫酸,儲存于微孔內,通過加熱再生。在加氨的條件下,NOx被活性炭吸收。


  3.2氧化銅法


  該法使用CuO進行同時脫硫脫硝,在300~500℃的溫度范圍內可以進行脫硫脫硝反應,脫硝脫硫效率可達90%以上。


  3.3電子束照射法(EBA)


  脫硝效率可達70%以上,脫硫效率可達90%以上。


  3.4干吸收劑噴射法


  通過噴射干吸收劑來進行同時脫硫脫硝的方法,先經低氮燃燒器減少的部分生成量,再用石灰石粉噴射煙氣實現初步脫硫,最后在加熱器的出口處噴射進一步脫硫脫硝。


  以上介紹了同時脫硫脫硝的技術方法和研究現狀,同時脫硫脫硝技術已經成為當前世界各國煙氣處理凈化的發展趨勢,盡管各國學者提出了各種處理方法,但各種方法均有各自的應用局限,需進一步研究突破。


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