電廠煙氣濕式間接電催化氧化同時脫硫脫硝的研究

文/靳長軍 永清環保股份有限公司 湖南省 長沙市 410000

電廠煙氣濕式間接電催化氧化同時脫硫脫硝的研究

文/靳長軍 永清環保股份有限公司 湖南省 長沙市 410000

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

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脫除SO2 與NOx的工藝研究

在控制污染的領域，為了滿足日益嚴苛的排放要求，人們已經采取多種方法，將化石燃料燃燒產生的煙氣中的硫氧化物、氣氧化物及其他污染物除去。相關的研究方法和技術發展趨勢已經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，通過模擬噴淋塔進行噴淋處理，實現煙氣同時脫硫脫稍。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，又避免了設備易堵塞等難題。

1、儀器

實驗儀器名稱以及型號分別為：次氣酸鈉發生器，TY-D30；液體流量計，LZB-6；氣體流量計，LZB-3；水泵，DC30；恒溫水浴鍋，HH-2；S02檢測器，SF1040-S02；NOx檢測器，Sn040-N0；紫外分光光度計，752自動；電子天平，FA/JA系列；摩爾實驗室超純水器，元素型1810d；

2、試劑

實驗試劑的名稱與規格分別為：二氧化硫，4760ppm；一氧化氮，2165ppm；鋒粉，優級純；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

對于燃煤電廠來說，以某一種煤為例實際煙氣中各污染物組分含量如下所示：

實際煙氣污染物組分含量：SO2，1500mg；NOx，320mg

從以上數據可以看出各污染物濃度較低，而在實驗室操作中，對于濃度較低的污染物來說，并沒有合適的流量計等實驗裝置與之匹配。即使裝置合適，也要考慮實際煙氣在脫硫塔、煙肉中的流速問題，以及由液氣比推演出來的液體流速問題。

4、實驗步驟

向次氯酸鈉發生器中加入一定量質量分數為3%的氯化鈉溶液，調節電壓5V，電解生成次氯酸鈉溶液。恒溫水浴鍋溫度調至4（rc，將已經調節pH為6的O.Olmol/L次氯酸鈉溶液放入水浴鍋。溫度穩定后，通過液體流量計調節液體流速為30.5niL/min，從噴淋柱頂端注入。打開混合氣瓶，通過氣體流量計調節氣體流速為278mL/inin（此時氣體停留時間為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，生成鹽類溶于水溶液中，排至接收裝置待分析。調節三通閥，需要測定氣體體積時連通排水裝置，否則連通尾氣吸收裝置進行吸收或檢測。

二、相關影響因素

1、NaClO溶液濃度的影響

實驗表明在NaClO濃度較低時，增加其濃度，SO2與NOx的脫除效率也隨之大幅增加。這是因為化學反應和物理性能都會影響溶液對SO2與NOx的吸收，反應物質濃度增大，反應速度提升，會加快吸收過程——在液相中能夠提高SO2與NOx的擴散速率。而當NaClO濃度在O.Olmol/L時，SO2與NOx脫除率基本達到閥值。隨著NaClO濃度繼續增大，S02的脫除效率均保持為100%。而當NaClO濃度在O.Olmol/L時，NOx的脫除率為92%，NaClO濃度繼續增大，NOx的脫除率有小幅升高，但并不明顯。在其他條件一定時，0.01mol/L的NaClO溶液對SO2與NOx的氧化吸收已經基本達到飽和。

2、溶液溫度的影響

對SO2與NOx的同時氧化吸收，涉及氣-液相傳質過程。溶液溫度對氣體SO2與NOx向液相中的溶解、擴散和發生氧化反應的過程，具有重要的影響。NaClO溶液濃度為O.Olmol/L，pH為6，停留時間為4s，液氣比為12L/m3時，改變溶液溫度由35°C到55°C，其對同時脫除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90%以上，溫度為40°C至55°C時，S02的脫除率基本一致，都能達到100%。這主要是因為在溫度較低時，氧化劑次氯酸鈉的活性相對較低，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時達到峰值后又減小。溫度在35°C 至40°C之間時，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的反應活性增強，NOx及相關物質的擴散變快。溫度為40°C至55°C時，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。單純升高溫度對反應不利。

三、結果與討論

考察處理過程中NaClO濃度、溶液溫度、溶液pH、液氣比及停留時間等實驗條件對同時脫除SO2與NOx效果的影響。NaClO濃度、溶液溫度以及溶液pH都會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），與停留時間（即氣液接觸時間），既影響污染物的脫除效率，又對實際應用中耗水量、經濟指標、噴淋塔的設計等工作具有重要的指導意義。

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

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

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

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

[2］蘇敏.臭氧高級氧化技術同時脫硫脫硝的實驗研究[D］.華北電力大學（河北），2010.

[3］郭少鵬.濕式氨法煙氣脫硫及結合臭氧氧化實現同時脫硫脫硝的研究[D］.華東理工大學，2015.

[4］胡明華.電催化氧化法同時脫硫脫硝技術研究進展[J］.江漢大學學報（自然科學版），2013，03：43-46.

圖1 溶液溫度對同時脫除SO2與N〇的影響