曹凌燕

（山西省檢驗(yàn)檢測中心(山西省標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量技術(shù)研究院)，山西 太原 030012）

目前我國脫硫技術(shù)研究的方向較多，鍋爐采用的脫硫除塵方式主要分為濕式脫硫除塵和干式脫硫除塵，濕式脫硫除塵效率在90%以上，干式脫硫除塵效率在70%以上，如麻石噴淋、麻石水沖擊、陶瓷多管帶活性碳吸附式等。脫硝方法主要有（選擇性催化還原）SCR、（非選擇催化還原）SNCR、高分子脫硝技術(shù)HNCR 及SNCR+SCR 和HNCR+SCR 聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)，這些方法有些效率不理想，有些效率較高，但投資成本很高。

一般鍋爐的脫硫脫硝除塵系統(tǒng)在引風(fēng)機(jī)的動(dòng)力作用下，煙氣從一定高度下落，高速?zèng)_擊液面，形成水霧，大部分顆粒沉入水中，在除塵器分流器的作用下霧化氣流急速上行，液滴進(jìn)一步碰撞、凝聚、形成水灰混合物，水灰混合物通過旋風(fēng)葉輪而汽水分離。山西某公司一臺(tái)7 噸鍋爐使用火堿溶液脫硫脫硝，它是在儲(chǔ)存氫氧化鈉溶液箱體上接有全壓較大的引風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)，用鼓風(fēng)機(jī)給氫氧化鈉溶液上表面鼓入一定壓力的空氣，使氫氧化鈉溶液上表面形成一定壓力，引風(fēng)機(jī)將煙氣引入到氫氧化鈉溶液塔體內(nèi)，使煙氣中一部分二氧化硫與氫氧化鈉溶液混合，另一部分二氧化硫和一氧化氮上浮到氫氧化鈉溶液表面，一氧化氮遇到一定壓力空氣中的氧氣，迅速反應(yīng)成為二氧化氮，氫氧化鈉溶液表面便聚集了二氧化硫和二氧化氮?dú)怏w；由于二氧化硫和二氧化氮的比重均比空氣的比重大，在一定壓力空氣作用下使二氧化硫和二氧化氮被壓回到氫氧化鈉溶液里與氫氧化鈉反應(yīng)。煙氣中的氮?dú)夂脱鯕鈴臍溲趸c溶液中上浮到溶液表面并與一定壓力空氣混合，然后從排氣管排出。在消除煙氣中的二氧化硫、二氧化氮的同時(shí)，也消除了煙氣中部分塵粒。如圖1 所示。

圖1 儲(chǔ)存氫氧化鈉溶液箱體結(jié)構(gòu)

外箱體（10）內(nèi)盛放堿液(14），所述箱體（10）內(nèi)安裝集煙箱（11），底面設(shè)置有若干伸入堿液（14）內(nèi)的排煙管（13）；外箱體（10）底部設(shè)置排污管（16）；集煙箱（11）頂部通過進(jìn)煙管路（4） 與位于外箱體（10）外的引風(fēng)機(jī)（3）出口連接，引風(fēng)機(jī)（3）進(jìn)口與除塵器（2）出口連接，除塵器（2）進(jìn)口進(jìn)入來自熱風(fēng)爐的煙氣（1）；外箱體（10）頂部設(shè)置排氣管（7）和進(jìn)空氣管（5），排氣管（7）上安裝調(diào)節(jié)閥（8），進(jìn)空氣管（5）上安裝鼓風(fēng)機(jī)（6）。

1 存在問題

經(jīng)過一段時(shí)間使用，發(fā)現(xiàn)此裝置脫硫效果很好，可以達(dá)到環(huán)保要求。但脫硝率只有50%左右，于是采取了相應(yīng)措施，增加鼓風(fēng)量、增加NaOH 濃度等，均未見明顯成效。

2 問題分析

在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)用中，堿液吸收過程所發(fā)生的反應(yīng)很復(fù)雜。

（1）鍋爐在燃燒過程中所產(chǎn)生的氮的氧化物主要為NO 和NO2，當(dāng)氣體中只含有NO 時(shí)，堿液幾乎對(duì)其無吸收；當(dāng)氣體中只有NO2時(shí)，吸收效率大于80%。理論與實(shí)踐證明，在兩者的混合氣體中，隨NO2的含量增加，NO 的吸收效率會(huì)增強(qiáng)，當(dāng) NO 與NO2含量相近時(shí)，吸收率最高，此后 NO2比例繼續(xù)增加吸收率幾乎無明顯變化。

在鍋爐廢氣中，NO 占大約90%，雖然NO 的氧化反應(yīng)在熱力學(xué)上可以自發(fā)進(jìn)行，但由于反應(yīng)速率較小，僅通過提高O2濃度，很難提高 NO 的氧化效率。

（2）COH-＜0.5 mol/L 時(shí)，NO 的吸收效率隨著COH-的增大有著顯著提高；當(dāng)COH-＞0.5 mol/L，對(duì)NO 的吸收影響不大。當(dāng)時(shí)為達(dá)到對(duì)NOx 較好的吸收效果，使用中提高NaOH 濃度，質(zhì)量百分比濃度超過10%，不但沒有達(dá)到對(duì)NOx 較好的吸收效果，還出現(xiàn)了結(jié)晶現(xiàn)象。

（3）溫度較高時(shí)，堿液對(duì)NOx 的吸收減少，主要是NO 的吸收率下降，相比之下NO2的吸收率波動(dòng)較小。

（4）有實(shí)驗(yàn)表明NOx 濃度升高，堿液對(duì)NO 吸收率會(huì)提高，NOx 體積分?jǐn)?shù)為600×10-6時(shí)，NO 的吸收效率比NO2高出近 30%，如表1。

表1 監(jiān)測測試記錄表

3 建議

（1）可用氧化劑先將NOx 中的部分NO 氧化，以提高NOx 的氧化度后，再用堿液吸收。氧化劑有 O2、O3、Cl2等 氣 象 氧 化 劑 和 HNO3、KMnO4、NaClO2、NaClO、H2O2、KBrO3、K2Cr2O7等液相氧化劑。因硝酸氧化時(shí)成本較低，硝酸氧化-堿液吸收工藝國內(nèi)已用于工業(yè)生產(chǎn)，其他氧化劑因成本高，目前很少采用。

（2）配加一定量的NO2，使得NO/NO2盡量接近 1 ∶ 1。

（3）為避免出現(xiàn)結(jié)晶，同時(shí)為了減少由于溶液黏度增大帶來的傳質(zhì)阻力增大，將NaOH 溶度常保持在4%～6%。

（4）煤的含氮量一般為0.5%～2.5%，燃料NOx的形成可占生成總量的60%以上，燃料氮轉(zhuǎn)化為NOx 量主要取決于空氣過剩系數(shù)，空氣過剩系數(shù)降低，NOx 的生成量也降低。但如果常采用不完全燃燒，會(huì)降低燃燒率，導(dǎo)致燃料的浪費(fèi)。

（5）企業(yè)在選擇煤種時(shí)還應(yīng)考慮到氧、氮含量比，盡量選擇O/N 比值較小的。

公司考慮了這些建議，做了部分改進(jìn)，經(jīng)測試目前脫硝率已有很大提高。

4 總結(jié)

堿液吸收法廣泛用于我國的NOx 廢氣治理。其工藝流程和設(shè)備較簡單，還能將NOx 回收為有用的亞硝酸鹽磷硝酸鹽產(chǎn)品。但一般情況下吸收效率不高，其方法有待進(jìn)一步探討和更新。