文/靳長(zhǎng)軍 永清環(huán)保股份有限公司 湖南省 長(zhǎng)沙市 410000

電廠(chǎng)煙氣濕式間接電催化氧化同時(shí)脫硫脫硝的研究

文/靳長(zhǎng)軍 永清環(huán)保股份有限公司 湖南省 長(zhǎng)沙市 410000

隨著能源資源消耗持續(xù)增加，煤炭的使用量正在上升，大氣污染防治壓力不斷加大。燃煤電廠(chǎng)煙氣是大氣中二氧化硫（S02）和氮氧化物（N0X）的主要來(lái)源。S02和NOx是致命的空氣污染物，它們會(huì)形成酸雨、光化學(xué)煙霧，以及其他環(huán)境中危害健康的物質(zhì)。研究煙氣凈化技術(shù)具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。

脫硫；脫硝；煙氣凈化；濕式氧化；間接電催化氧化

一、濕式間接電催化氧化同時(shí)脫除SO2 與NOx的工藝研究

在控制污染的領(lǐng)域，為了滿(mǎn)足日益嚴(yán)苛的排放要求，人們已經(jīng)采取多種方法，將化石燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣中的硫氧化物、氣氧化物及其他污染物除去。相關(guān)的研究方法和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)在論文前言中有所闡述。本文所釆用的是濕式間接電催化氧化法，通過(guò)模擬噴淋塔進(jìn)行噴淋處理，實(shí)現(xiàn)煙氣同時(shí)脫硫脫稍。較之其他煙氣凈化方法，次氯酸鈉濕式氧化法既能夠高效脫污，又避免了設(shè)備易堵塞等難題。

1、儀器

實(shí)驗(yàn)儀器名稱(chēng)以及型號(hào)分別為：次氣酸鈉發(fā)生器，TY-D30；液體流量計(jì)，LZB-6；氣體流量計(jì)，LZB-3；水泵，DC30；恒溫水浴鍋，HH-2；S02檢測(cè)器，SF1040-S02；NOx檢測(cè)器，Sn040-N0；紫外分光光度計(jì)，752自動(dòng)；電子天平，F(xiàn)A/JA系列；摩爾實(shí)驗(yàn)室超純水器，元素型1810d；

2、試劑

實(shí)驗(yàn)試劑的名稱(chēng)與規(guī)格分別為：二氧化硫，4760ppm；一氧化氮，2165ppm；鋒粉，優(yōu)級(jí)純；次氯酸鈉，分析純；鹽酸，分析純；氫氧化鈉，分析純；乙二胺四乙酸二鈉，分析純；濃氨水，分析純；絡(luò)黑T，分析純；氯化鈉，分析純；氯化鋇，分析純；氣化鎂，分析純；確酸鉀，分析純；蒸館水，去離子；

3、煙氣的模擬

對(duì)于燃煤電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，以某一種煤為例實(shí)際煙氣中各污染物組分含量如下所示：

實(shí)際煙氣污染物組分含量：SO2，1500mg；NOx，320mg

從以上數(shù)據(jù)可以看出各污染物濃度較低，而在實(shí)驗(yàn)室操作中，對(duì)于濃度較低的污染物來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有合適的流量計(jì)等實(shí)驗(yàn)裝置與之匹配。即使裝置合適，也要考慮實(shí)際煙氣在脫硫塔、煙肉中的流速問(wèn)題，以及由液氣比推演出來(lái)的液體流速問(wèn)題。

4、實(shí)驗(yàn)步驟

向次氯酸鈉發(fā)生器中加入一定量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的氯化鈉溶液，調(diào)節(jié)電壓5V，電解生成次氯酸鈉溶液。恒溫水浴鍋溫度調(diào)至4（rc，將已經(jīng)調(diào)節(jié)pH為6的O.Olmol/L次氯酸鈉溶液放入水浴鍋。溫度穩(wěn)定后，通過(guò)液體流量計(jì)調(diào)節(jié)液體流速為30.5niL/min，從噴淋柱頂端注入。打開(kāi)混合氣瓶，通過(guò)氣體流量計(jì)調(diào)節(jié)氣體流速為278mL/inin（此時(shí)氣體停留時(shí)間為4s，液氣比為12L/m3），使氣體從噴淋柱底部注入。氣液接觸，次氯酸鈉即可將SO2與NOx氧化，生成鹽類(lèi)溶于水溶液中，排至接收裝置待分析。調(diào)節(jié)三通閥，需要測(cè)定氣體體積時(shí)連通排水裝置，否則連通尾氣吸收裝置進(jìn)行吸收或檢測(cè)。

二、相關(guān)影響因素

1、NaClO溶液濃度的影響

實(shí)驗(yàn)表明在NaClO濃度較低時(shí)，增加其濃度，SO2與NOx的脫除效率也隨之大幅增加。這是因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)和物理性能都會(huì)影響溶液對(duì)SO2與NOx的吸收，反應(yīng)物質(zhì)濃度增大，反應(yīng)速度提升，會(huì)加快吸收過(guò)程——在液相中能夠提高SO2與NOx的擴(kuò)散速率。而當(dāng)NaClO濃度在O.Olmol/L時(shí)，SO2與NOx脫除率基本達(dá)到閥值。隨著NaClO濃度繼續(xù)增大，S02的脫除效率均保持為100%。而當(dāng)NaClO濃度在O.Olmol/L時(shí)，NOx的脫除率為92%，NaClO濃度繼續(xù)增大，NOx的脫除率有小幅升高，但并不明顯。在其他條件一定時(shí)，0.01mol/L的NaClO溶液對(duì)SO2與NOx的氧化吸收已經(jīng)基本達(dá)到飽和。

2、溶液溫度的影響

對(duì)SO2與NOx的同時(shí)氧化吸收，涉及氣-液相傳質(zhì)過(guò)程。溶液溫度對(duì)氣體SO2與NOx向液相中的溶解、擴(kuò)散和發(fā)生氧化反應(yīng)的過(guò)程，具有重要的影響。NaClO溶液濃度為O.Olmol/L，pH為6，停留時(shí)間為4s，液氣比為12L/m3時(shí)，改變?nèi)芤簻囟扔?5°C到55°C，其對(duì)同時(shí)脫除SO2與NOx的影響情況如圖1所示。

從圖1中可以看出，溫度在35°C至40°C之間，S02的脫除效率達(dá)90%以上，溫度為40°C至55°C時(shí)，S02的脫除率基本一致，都能達(dá)到100%。這主要是因?yàn)樵跍囟容^低時(shí)，氧化劑次氯酸鈉的活性相對(duì)較低，不能將S02完全脫除。另夕卜，溫度在35r至4（rc之間，隨著溫度的升高，NOx的脫除率先增加，在40°C時(shí)達(dá)到峰值后又減小。溫度在35°C 至40°C之間時(shí)，NOx的脫除率隨溶液溫度的升高而增大，這是由于隨溶液溫度的升高，液相中NaClO的反應(yīng)活性增強(qiáng)，NOx及相關(guān)物質(zhì)的擴(kuò)散變快。溫度為40°C至55°C時(shí)，NOx的脫除率明顯降低，其原因是隨溶液溫度的升高，NOx溶解性大幅降低。單純升高溫度對(duì)反應(yīng)不利。

三、結(jié)果與討論

考察處理過(guò)程中NaClO濃度、溶液溫度、溶液pH、液氣比及停留時(shí)間等實(shí)驗(yàn)條件對(duì)同時(shí)脫除SO2與NOx效果的影響。NaClO濃度、溶液溫度以及溶液pH都會(huì)較大程度地直接影響SO2與NOx的脫除率。而液氣比（即凈化單位體積的煙氣所消耗的氧化劑溶液量），與停留時(shí)間（即氣液接觸時(shí)間），既影響污染物的脫除效率，又對(duì)實(shí)際應(yīng)用中耗水量、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、噴淋塔的設(shè)計(jì)等工作具有重要的指導(dǎo)意義。

（1）在濕式間接電催化氧化同時(shí)脫硫脫硝處理中，溫度對(duì)SO2與NOxx的脫除率影響不同。在4（rC-55t：范圍內(nèi)，S02的脫除情況基本不受溫度的影響，均能達(dá)到100%。而溫度對(duì)NOx的脫除影響較顯著，在4（rc時(shí)，NOx的脫除率最高，達(dá)92%，溫度低于或高于4（rc時(shí)，NOx的脫除率均有所降低。

（2）在濕式間接電催化氧化同時(shí)脫硫脫硝處理中，溶液pH對(duì)SO2與NOxx脫除的影響存在較大差異。溶液pH對(duì)SO2與NOx脫除率的影響曲線(xiàn)都存在峰值，但二者峰值對(duì)應(yīng)的溶液pH區(qū)間不同。溶液pH為6時(shí)，S02的脫除率達(dá)到峰值100%。而溶液pH在5-6之間，NOx的脫除率可達(dá)峰值92%。

（3）在濕式間接電催化氧化同時(shí)脫硫脫硝處理中，次氯酸鈉濃度、液氣比、停留時(shí)間對(duì)SO2與NOx的脫除率影響基本一致。當(dāng)次氣酸鈉濃度達(dá)到O.Olmol/L，液氣比達(dá)到12L/m、停留時(shí)間達(dá)到4s時(shí)，SO2與NOx的脫除率均達(dá)到闊值后不再變化，分別為100%、92%。

[1］韓穎慧.基于多元復(fù)合活性吸收劑的煙氣CFB同時(shí)脫硫脫硝研究[D］.華北電力大學(xué)，2012.

[2］蘇敏.臭氧高級(jí)氧化技術(shù)同時(shí)脫硫脫硝的實(shí)驗(yàn)研究[D］.華北電力大學(xué)（河北），2010.

[3］郭少鵬.濕式氨法煙氣脫硫及結(jié)合臭氧氧化實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫硫脫硝的研究[D］.華東理工大學(xué)，2015.

[4］胡明華.電催化氧化法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)研究進(jìn)展[J］.江漢大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，03：43-46.

圖1 溶液溫度對(duì)同時(shí)脫除SO2與N〇的影響