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低温脱硝系统催化剂发展历程

发布时间:2018-11-08 11:13:44         发布人:脱硝系统

  低温脱硝催化剂对于提高脱硝的效率是有很大帮助的,烟气中所含的烟尘、二氧化硫、氮氧化物(NOX)等有害物质是造成大气污染、酸雨、温室效应等环境问题的主要原因,如何有效去除烟气中的SO2和NOX引起世界各国研究者的重视。当今世界上应用得广泛的脱硫技术是烟气脱硫工艺(FGD),其中湿法FGD具有很高的脱硫效率,但难以用来脱硝。这是因为烟气中NOX的主要成分是NO,约占总量的90%以上,它是一种无色、无臭、不活泼的气体,除了生成络合物以外,无论在水中或碱液中都几乎不被吸收。

  因为湿法脱硫在当前FGD市场中占有相当大的比重,所以对该方法作相应的改进以用于同时脱硫脱硝将会有很大的发展前景。为了有效地吸收NOX,需要将烟气中的NO氧化到NO2/NO=1~1.3。在低浓度下,NO的氧化速度是非常缓慢的。因此NO的氧化速度成为吸收法脱除NOX总速度的决定因素。为了加速NO的氧化,可以采用氧化剂直接氧化。

  近年来,在液相中添加化学试剂的方法被广泛尝试。其中,湿法脱硝添加剂被证明是有效的。脱硝添加剂氧化还原法,用湿法烟气脱硝剂将NO氧化成NO2,然后用水溶液将NO2还原成N2,该法可以采用CaCO3(石灰石)作为脱硫剂的湿法脱硫技术结合使用,脱硫的反应产物又可作为NO2的还原剂,湿法烟气脱硝剂的脱硝率可达95%,且可同时脱硫。

  早在20世纪70年代末,国外烟气脱硝机构就研究了湿法烟气脱硝剂溶液对NOX的吸收。到了90年代他们使用的是平板式气液界面的半分批搅拌容器。使用填充柱和搅动槽也进行了类似的实验研究,并且在这个基础上,分别尝试用喷淋塔和鼓泡柱进行同时脱硫脱硝的研究。脱硝方法分为干法脱硝和湿法脱硝两种方式,干法脱硝效率在80%左右,投入大,占地面积大,成本高,运行费用高;湿法脱硝,投入小,占地面积小,成本低,运行费用低,并且能与现有的脱硫技术进行有机结合实现脱硝,具有操作简单,使用方便。

  湿法脱硝添加剂具有吸水性,溶于水,有很强的氧化性。湿法脱硝添加剂溶液湿法脱除NOX的反应比较复杂,许多学者在进行这方面的研究后,对反应机理有了一定的了解。这是一个气膜控制的吸收氧化反应,NOX主要通过N2O3和N2O4的水解而被吸收,NO可以在水溶液中被湿法烟气脱硝剂定量地氧化。

  虽然溶于水,但不能生成氮的含氧酸,在0℃时,一体积水可溶解0.07体积的NO,NO难溶于水成为脱硝的难点,但在湿法烟气脱硝剂中,有足够的水水使NO溶于水中。有关研究表明当水溶液中硝酸含量>12%时,NO的溶解度比在纯水大很多,即一体积水能溶解7体积的NO,烟气开始溶于水中时水是纯净的,首先是NO2溶于水生成HNO3,如果NO2在水中不被还原,按照湿法脱硝添加剂在水中的烟水比例计算,水溶液中硝酸的含量为12%左右,因此可以说NO溶于水是不成问题的。

  使用小型喷淋塔装置,所有的设备包括烟气模拟系统、喷淋塔和检测分析系统。

  在加入压缩空气之前,NO首先在混合器1中被N2稀释以避免生成大量的NO2。稀释后的NO在混合器2中被控制流速的压缩空气再次稀释,以调节到所需浓度。在进入喷淋塔之前,模拟烟气被电控加热器加热到工作温度,然后在喷淋塔中被吸收。试验分析测量出气中SO2、NO和O2的浓度,喷淋液滴粒径大小,以及反应后的吸收液中各类生成离子的浓度。

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