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SO2和Nox是我国大气污染的主要污染源,我国已对SO2施行总量控制政策,广泛推行烟气脱硫工程,而对Nox一直未进行总量控制。尿素湿法同时脱硫脱硝技术是在原有的湿法脱硫工艺基础上发展而来的一项新工艺,具有流程简单、投资费用低、反应产物可直接排放等优点,对实现综合治理燃煤污染物具有重要的现实意义。
由于在本试验条件下纯尿素溶液的脱硫效率可达99％以上,脱硝效率不理想,故本文的重点是脱硝的研究。在自行搭建的试验台上,首先进行了尿素湿法脱硝添加剂的性能试验研究,在八种不同种类的添加剂中高锰酸钾、乙二胺、漂白粉、磷酸铵和双氧水都能提高尿素湿法的脱硝效率,从经济性和对后续溶液的处理综合考虑,选择漂白粉作为尿素湿法同时脱硫脱硝技术的添加剂。
同时还研究了尿素浓度、Ca(ClO)2浓度和吸收液温度等操作因素对脱硝效率的影响规律,得出如下结论:随尿素浓度的增大、Ca(ClO)2浓度的增大、烟气中含氧量的增大、吸收液初始pH值增大和烟气中NO浓度的增大,脱硝效率都有所增加;而随模拟烟气进气流量的增大、烟气中So2浓度的增加,脱硝效率反而都有所降低;当温度小于60℃时,Nox的脱除效率随吸收液温度增加而增加,当温度超过60℃,Nox的脱除效率随吸收液温度增加反而减小;并确定了本试验条件下合适的操作条件:尿素浓度5％、Ca(ClO)2浓度为0.2％、吸收液温度40℃和烟气中含氧量6％。
其次,对尿素浓度、Ca(ClO)2浓度、吸收液温度和烟气中含氧量四个因素,采用正交表进行优化分析。得出以下结论:影响效果由大到小依次排列为:Ca(ClO)2浓度、尿素浓度、吸收液温度和烟气中含氧量;本试验条件下的最佳工艺条件是:Ca(ClO)2浓度为0.7％、尿素浓度15％、吸收液温度60℃和烟气中含氧量9％。
再次,本文利用化学分析方法对尿素同时脱硫脱硝和尿素/Ca(ClO)2同时脱硫脱硝产物进行了分析,分别测定了各种离子的浓度,得出了尿素消耗速率和铵根离子生成速率方程。结果表明,尿素同时脱硫脱硝和尿素/Ca(ClO)2同时脱硫脱硝的主要产物均是硫酸根和硝酸根;尿素消耗速率和铵根离子生成速率方程均为线性,尿素吸收SO2和Nox的反应均为零级反应;加入Ca(ClO)2后尿素吸收液的尿素消耗速率和铵根离子的生成速率均大于相同浓度的尿素吸收液的尿素消耗速率和铵根离子的生成速率。
最后,在上述试验的基础上,进行了石灰-尿素-Ca(ClO)2联合脱硫脱硝技术的试验研究,达到了预期效果。试验结果表明,平均脱硫效率为99.63％,平均脱硝效率为58.07％,具有较高的脱硫脱硝效果。
由于在本试验条件下纯尿素溶液的脱硫效率可达99％以上,脱硝效率不理想,故本文的重点是脱硝的研究。在自行搭建的试验台上,首先进行了尿素湿法脱硝添加剂的性能试验研究,在八种不同种类的添加剂中高锰酸钾、乙二胺、漂白粉、磷酸铵和双氧水都能提高尿素湿法的脱硝效率,从经济性和对后续溶液的处理综合考虑,选择漂白粉作为尿素湿法同时脱硫脱硝技术的添加剂。
同时还研究了尿素浓度、Ca(ClO)2浓度和吸收液温度等操作因素对脱硝效率的影响规律,得出如下结论:随尿素浓度的增大、Ca(ClO)2浓度的增大、烟气中含氧量的增大、吸收液初始pH值增大和烟气中NO浓度的增大,脱硝效率都有所增加;而随模拟烟气进气流量的增大、烟气中So2浓度的增加,脱硝效率反而都有所降低;当温度小于60℃时,Nox的脱除效率随吸收液温度增加而增加,当温度超过60℃,Nox的脱除效率随吸收液温度增加反而减小;并确定了本试验条件下合适的操作条件:尿素浓度5％、Ca(ClO)2浓度为0.2％、吸收液温度40℃和烟气中含氧量6％。
其次,对尿素浓度、Ca(ClO)2浓度、吸收液温度和烟气中含氧量四个因素,采用正交表进行优化分析。得出以下结论:影响效果由大到小依次排列为:Ca(ClO)2浓度、尿素浓度、吸收液温度和烟气中含氧量;本试验条件下的最佳工艺条件是:Ca(ClO)2浓度为0.7％、尿素浓度15％、吸收液温度60℃和烟气中含氧量9％。
再次,本文利用化学分析方法对尿素同时脱硫脱硝和尿素/Ca(ClO)2同时脱硫脱硝产物进行了分析,分别测定了各种离子的浓度,得出了尿素消耗速率和铵根离子生成速率方程。结果表明,尿素同时脱硫脱硝和尿素/Ca(ClO)2同时脱硫脱硝的主要产物均是硫酸根和硝酸根;尿素消耗速率和铵根离子生成速率方程均为线性,尿素吸收SO2和Nox的反应均为零级反应;加入Ca(ClO)2后尿素吸收液的尿素消耗速率和铵根离子的生成速率均大于相同浓度的尿素吸收液的尿素消耗速率和铵根离子的生成速率。
最后,在上述试验的基础上,进行了石灰-尿素-Ca(ClO)2联合脱硫脱硝技术的试验研究,达到了预期效果。试验结果表明,平均脱硫效率为99.63％,平均脱硝效率为58.07％,具有较高的脱硫脱硝效果。