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燃煤排放的NOx和SO2是造成我国大气污染的主要原因,控制SO2和NOx污染是我国亟待解决的问题。传统的燃煤烟气净化方法是各种污染物在不同的净化设备中进行反应脱除,虽然这些方法对单一污染物处理效率高,但整体处理流程长,运行费用高,设备多,占地面积大。针对这一问题,本研究以液相氧化-吸收脱除烟气中NOx和SO2为目标,研究了气、液相组成和氧化剂投加速率对NO氧化及其脱除的影响,旨在为优化工艺运行参数、降低脱硫脱硝费用提供指导。研究对于解决燃煤烟气污染,提高我国大气环境质量具有重要的理论和实际意义。
研究氧化剂添加量和气、液相组成对NO氧化效果的影响,结果表明:溶液pH值越低,NaClO2氧化性越强,氧化剂的利用效率越高。不过,酸性太强,NaClO2易分解为ClO2,并以气体方式逸出吸收液。因此,实际运行应在较低的pH条件下进行,以节约运行成本,并防止ClO2逸出。当烟气中同时存在NO和SO2时,投加NaClO2氧化剂会优先氧化SO2,消耗氧化剂,所以应对烟气进行高效脱硫处理后,再进行氧化反应。
在比较研究水溶液、NaOH溶液、Na2SO3溶液、(NH4)2SO3溶液和CaSO3溶液吸收脱除NOx效果的基础上,选用Na2SO3溶液作为吸收剂,研究了气、液相条件对NOx吸收脱除的影响。结果表明:在常温常压下,加入亚硫酸根离子可以极大地提高对NO2的吸收效率,而加入铵根离子对NOx的吸收影响不大。吸收液pH维持在6-6.5即可取得很好的吸收效果,pH太低吸收效果差,且会将部分NO2还原生成NO,而pH太高对吸收效率并无明显的提升,反而需要加入大量的碱液来维持高pH。NO和NO2会存在共吸收反应,所以实际运行时可以考虑先氧化大部分的NO,而出口少量的NO可以和NO2一起吸收去除。
根据液相氧化NO和液相吸收NOx的研究结果,选取适合的工艺参数,以液相氧化吸收烟气中的NOx为应用背景,考察两个反应器联用时对NO的去除效果,结果表明:在实验室考察的小气量条件下,模拟烟气中的NO经过氧化-吸收后几乎完全去除。理论计算可知,当烟气中SO2浓度较高时,不需要添加额外的亚硫酸盐即可达到高效的吸收效果。所以,烟气先液相脱硫,后液相氧化吸收的技术,既可以达到很高的脱硫脱硝效率,也可以高效利用氧化剂,降低运行成本,是一种极具前景的脱硫脱硝技术。
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