高考考试网
当前位置: 首页 高考资讯

脱硫脱硝技术创新(脱硫脱硝一体化的研究现状)

时间:2023-05-22 作者: 小编 阅读量: 7 栏目名: 高考资讯

由于SO2和NOX都是酸性氧化物,同时对他们进行脱除完全可行。但为了解决这些问题,国内外展开了大量研究。在双碱法工艺中加入0.067mol/L的FeⅡEDTA,以焦棓酸为添加剂,pH为6.5~7.5,温度为50℃时,可维持60%~65%的脱硝率长达2小时。该类方法由于没有水的加入,因此不会产生大量的废液,造成二次污染,而且脱硫率和脱硝率分别高达99%和90%。随后,饱和态活性炭被送到再生器再生,解析出SO2,并由Claus装置进行回收。

【能源人都在看,点击右上角加'关注'】

北极星大气网讯:摘要: 将烟气同时脱硫脱硝技术分为湿法脱硫脱硝、干法脱硫脱硝和半干法脱硫脱硝一体化三种工艺,分别从反应原理、工艺参数、吸收效果、研究前景等方面进行综述,并对三种工艺的优缺点进行了比较分析,结合当前国内外研究现状,提出了今后烟气脱硫脱硝一体化技术的发展趋势。

脱硫脱硝技术很多且大部分处于研究或工业示范阶段,其中石灰石-石膏湿法脱硫和选择性催化还原干法脱硝技术较为成熟,率先实现了商业化。由于SO2和NOX都是酸性氧化物,同时对他们进行脱除完全可行。由于设备投资小、运行费用低、操作难度小等优点,脱硫脱硝一体化技术成为研究热点。

脱硫脱硝一体化主要分为湿法、干法和半干法3种。总的来说:湿法脱除效果好,但废液污染严重;干法脱除效果好,但操作费用高;半干法无污染但操作不稳定。其中常见湿法主要有金属络合物吸收法和氧化剂氧化吸收法;干法包括活性炭吸附法、金属氧化物催化吸收法和等离子体法;半干法主要是吸收剂喷射法。

1 湿法脱硫脱硝一体化的工艺研究

由于NO的溶解度很低,使它成为湿法脱硫脱硝的关键。解决途径主要分为两种:一种是通过络合吸收提高NO的溶解能力;二是NO被氧化剂氧化成溶解度较大的NO2。对应的工艺技术是金属络合物吸收法和氧化剂氧化吸收法。

1.1 金属络合物吸收法

金属络合物吸收法是在溶液中加入能络合NO的金属络合剂,提高NO的溶解能力,提高脱硝效率。铁、钴、镍等过渡金属可与NO形成π-酸配位体的络合物,其中亚铁络合剂最为常见。本文主要介绍亚铁络合剂同时脱硫脱硝的技术。

反应方程式如下:

NO Fe2 Ln- → Fe2 Ln-NO (L 代表不同配体) (1)

溶液吸收SO2后形成的SO32- 和HSO3- 可与配位的NO 发生一系列的化学反应,达到同时脱硫脱硝的目的。目前常用的亚铁络合剂主要分为两类:一类是亚铁氨羧络合剂,如Fe Ⅱ EDTA 和Fe Ⅱ NTA;另一类是含-SH 的亚铁络合剂,如Fe Ⅱ (CyS)2 和Fe Ⅱ (Pen)2。

1.1.1 亚铁氨羧络合剂同时脱硫脱硝的性能

Fe Ⅱ EDTA 在亚铁氨羧络合剂中最有代表性,Fe Ⅱ EDTA 廉价易得且对NO 的络合能力强,使得它备受人们的青睐。当Fe Ⅱ EDTA 浓度为10mmol/L 时,NO 的络合容量是它在纯水中溶解量的1000 倍,大大提高了NO 的溶解能力。

但是烟气中残留的O2 能够将吸收液中的Fe Ⅱ氧化成Fe Ⅲ, 而Fe Ⅲ EDTA 不能络合NO 使吸收液失去活性,而且反应产生硫酸盐、连二硫酸盐、N - S 化合物和N2O 等各种副产物,这些缺点限制了商业化的步伐。但为了解决这些问题,国内外展开了大量研究。

Thomas 提出用丹宁酸等多酚化合物做抗氧化剂,它不仅能和O2 发生反应,而且能够将Fe Ⅲ还原成Fe Ⅱ,从而维持吸收液的活性。在双碱法工艺中加入0.067mol/L 的Fe Ⅱ EDTA,以焦棓酸为添加剂,pH 为6.5 ~ 7.5,温度为50℃时,可维持60% ~ 65% 的脱硝率长达2 小时。

Tasi 等研究了吸收液的电解法再生问题,阴极区是铁和亚铁络合剂,阳极区是电解液。通入电流后,在阴极处Fe Ⅲ还原成Fe Ⅱ,一定条件下可以维持90% 以上的铁以Fe Ⅱ形式存在。

近几年提出的Biode NOX 工艺,即将亚铁络合剂络合与生物脱硝相结合,NO 被还原成N2,在醇的作用下Fe Ⅲ还原成Fe Ⅱ,该方法有广阔的应用前景。

1.1.2 含-SH 的亚铁络合剂脱硫脱硝的性能

含-SH 的亚铁络合剂具有还原性,因此不仅能够稳定吸收液中的Fe Ⅱ,还能及时地还原吸收液中的Fe Ⅲ,保持吸收液的活性,除此之外,还能抑制副产物的生成而且来源广泛,通过水解毛发即可得到,可以实现以废治废。目前,含-SH 的亚铁络合剂中的Fe Ⅱ (CyS)2 是研究的热点。钟秦等进行了Fe Ⅱ (CyS)2 溶液同时脱硫脱硝的研究,在温度为55℃、pH 为9 的操作条件下反应20 分钟,依然能获得94.4% 的脱硫率和82.3% 的脱硝率。

Chang 等在pH 为7,O2 的体积分数为4% 的条件下, 利用Fe Ⅱ (CyS)2 进行脱硝实验,在反应产物中没有检测到金属亚硝酰络合物,只是含有少量的NO2-;当O2 的体积分数接近0 时,NO 有46% 被还原成N2 和N2O,52% 以Fe Ⅱ (CyS)2(NO)2 的沉淀形式存在。

虽然含-SH 的亚铁络合剂具有较强的抗氧化能力,但反应中有Fe沉淀和S 单质的生成,因此还需进一步研究。

1.2 氧化剂吸收法

氧化剂吸收法是利用吸收液中的氧化剂将烟气中的能溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2 后再进行反应吸收,这样大大增强了气液反应。

常见的氧化剂有HClO3、NaClO2、O3 和H2O2,添加剂主要有NaHCO3、Na2HPO3、Ca(OH)2 和Ca(ClO)2。

从20 世纪70 年代至今,国内外对NaClO2 脱除SO2 和NOX 进行了很多研究,表明NaClO2 进行脱除SO2 和NOX 在某些方面具有优越性,例如脱除效率高和无结垢等优点决定了它具有广阔的应用前景,但是脱除机理尚不清楚,仍需进一步研究。

1978 年,Sada 等在搅拌附中进行了NaClO2 溶液同时脱硫脱硝的实验,烟气中SO2 的体积分数为1.1% ~ 9.6%,NO 的体积分数为0.15% ~ 15%时,NO 的反应速率位于快速反应区。当气相中NO 的体积分数大于0.5%时,NO 的反应为二级反应,当液相中ClO2- 浓度大于0.8kmol/m3 时为一级反应。

Chan 在常温常压的条件下,利用NaClO2 溶液在填充柱中对SO2 和NOX 进行吸收研究,模拟烟气中SO2 的浓度范围为1430 ~ 8570mg/m3,NO 的浓度范围为430 ~ 4700mg/m3。结果表明:水脱除NO 的效率可以达到14%,NaClO2 溶液脱除NO 的效率可以达到80%。

赵毅等使用喷射鼓泡法,利用NaClO2 溶液脱除模拟烟气中的SO2 和NO, 洗手液的浓度为0.001 ~ 0.1mol/L, 添加剂的浓度为0.001 ~ 0.005mol/L。实验结果表明:SO2 的脱除效率大于99%;NO 的脱除效率大于97%。

2 干法脱硫脱硝一体化的工艺研究

常见的干法脱硫脱硝一体化的工艺主要有活性炭吸附法、等离子体法和金属氧化物吸收还原法。该类方法由于没有水的加入,因此不会产生大量的废液,造成二次污染,而且脱硫率和脱硝率分别高达99% 和90%。

2.1 活性炭吸附法脱硫脱硝一体化的工艺研究

活性炭是一种孔隙结构丰富、比表面积大和吸附性能好的材料,早在20 世纪50 年代,国外就开始了活性炭脱硫脱硝的研究。

该工艺主要分为吸附、解析和硫回收三部分,烟气进入含有活性炭的垂直移动床吸收塔。吸收塔分为两段,活性炭由于重力作用,从上段的顶部落到下段的底部。烟气通过下段时,SO2 绝大部分被脱除,随后进入上段,NO 与喷入的氨反应生成N2。随后,饱和态活性炭被送到再生器再生,解析出SO2,并由Claus 装置进行回收。

日本电力能源公司已经有350MW 的工业化应用实例,运行数据表明:SO2 的脱除效率高达97%;NO 的脱除效率高达80%。

但是,该工艺也存在着缺点:吸收SO2 的过程中会消耗大量的活性炭,增加反应成本;氨的加入会增加活性炭的粘附力,造成吸收塔内气流分布不均,操作稳定性差;活性炭的硫容低,使得活性炭再生频繁,导致吸附设备庞大。这些缺点也阻碍了它的工业推广。

2.2 等离子体法脱硫脱硝一体化的工艺研究

等离子体法主要包括电子束法和脉冲电晕法,脉冲电晕法与电子束法的脱硫脱硝原理基本一致,只不过是高能电子的来源不同。下面只对电子束法做简单介绍。

利用阴极发射并经电场加速形成500 ~ 800keV 高能电子束,这些电子束辐照烟气时生成OH·、O·和HO2·等自由基,再和SO2 和NOX 反应生成硫酸和硝酸,在通入氨的情况下,产生(NH4)2SO4 和NH4NO,对其经过处理后可以作为化肥,变废为宝。

日本从20 世纪70 年代就开始研究了,经过几十年的研究,已经从小试走向了工业化,同时脱硫脱硝时,脱硫率高达90% 以上,脱硝率高达80% 以上。2001 年波兰建成了一座烟气处理量为27 万m3/h 的工业示范性装置,脱硫率为90%,脱硝率为80%。

该方法具有过程简单、操作方便、易于控制、没有二次污染和脱除效果明显等优点。但是这种技术耗电量大,运行费用高和氨泄漏等主要问题也待进一步解决。

2.3 金属氧化物吸收还原法脱硫脱硝一体化的工艺研究

Fe、Cu、Mn、Ni、V 和Pt 等氧化物在烟气脱硫脱硝中都有涉及到,但利用CuO(含量为4% ~ 6%)脱硫脱硝的研究最为成熟。CuO与烟气中的SO2 和O2 反应生成硫酸盐,同时硫酸盐可以作为NH3 选择性催化还原NOX 的催化剂。

整个工艺分为两部分:一是在吸附器中完成脱硫脱硝,CuO 在300 ~ 500℃时与烟气中的SO2 和O2 反应生成CuSO4,随后喷入的NH3 选择性催化还原NOX 为N2,该部分能够达到90% 以上的脱硫率和80% 左右的脱硝率;二是在再生器中完成SO2 的回收,一般用H2 和CH4 对CuSO4还原得到纯的SO2。

该工艺具有脱除效率高、不产生废液和废渣、副产品利用价值高和建设费用低等优点。但是金属氧化物的活性是慢慢降低的,而且价格昂贵的缺点限制了该工艺的广泛应用。

3 半干法脱硫脱硝一体化的工艺研究

半干法介于湿法和干法之间,由于兼顾了二者的主要优点而备受关注。它通过喷射吸收剂吸收SO2 和NOX 达到脱硫脱硝的目的,同时利用空气的热量带走吸收液中的水分而不产生废液。

张少峰等利用喷动床在脱硫脱硝方面进行了较深入的研究,喷动床内加入刚玉球或负离子球等颗粒,热烟气使粒子处于喷动状态,当床内喷动稳定后,吸收剂由喷嘴喷出,液滴呈雾状喷洒在喷动粒子上,与SO2 和NOx 气体进行反应,由于加入颗粒,增大了反应接触面积,提高了脱硫脱硝效率,反应后的产物在粒子的碰撞中脱落,被热烟气带出喷动床 。

研究的吸收剂有石灰、粉煤灰和尿素,脱硫率能够达到80% 以上,脱硝率能够达到60% 以上,但是湿壁现象和操作稳定性不强还有待进一步研究。

4 结论

同时脱硫脱硝工艺虽然研究较多、优点突出,但是存在的缺点限制了它的广泛应用,因此在工程应用中还应该根据实际工况进行选择。虽然各种工艺不够成熟,但也值得更加深入的研究,如果解决主要问题,每种工艺都有广阔的应用前景。

原标题:脱硫脱硝一体化的研究现状

免责声明:以上内容转载自北极星大气网,所发内容不代表本平台立场。

全国能源信息平台010-65367702,邮箱:hz@people-energy.com.cn,地址:北京市朝阳区金台西路2号人民日报社

    推荐阅读
  • 苏州乐园森林世界门票价格 苏州乐园森林世界门票价格学生

    苏州乐园森林世界门票价格(附包含项目+适用人群)成人票:218元/人购票入口:点击购买适用人群1、该票型适用于身高1.5米(不含)以上的儿童或成人使用;需要至少提前一天预订;如现场检票核实使用人员不符合此类人群,则需重新购买相符合的门]票;2、该票型仅限本人凭身份证每日购买3张;3、该票型仅包含森林世界大门]票,不含园内商品、餐饮等二次消费项目;4、该票型仅限刷身份证原件入园,仅凭二维码、订单号、

  • 地球日是哪一天(过来看看吧)

    每年的4月22日是世界地球日,这是一项世界性的环境保护活动。2009年第63届联合国大会决议将每年的4月22日定为“世界地球日”。地球日由盖洛德·尼尔森和丹尼斯·海斯于1970年发起。现今,地球日的庆祝活动已发展至全球192个国家,每年有超过10亿人参与其中,使其成为世界上最大的民间环保节日。

  • 五指毛桃汤可以长期饮吗(五指毛桃汤中毒致命)

    真凶是断肠草其实引起食物中毒的并不是五指毛桃真正元凶是混入其中的断肠草!!海珠区加强食品安全监管近期,随着夏季湿热,群众煲汤频率加大。海珠区加强对食品安全监管,区市场监管局组织执法人员对辖内农贸市场及其周边销售五指毛桃的店铺进行“地毯式”检查,重点检查经营者经营资质是否符合要求、五指毛桃产品进货查验和进货查验记录制度是否落实到位。

  • 茜茜公主什么时候去世的(茜茜公主故事拍剧是什么情况)

    Jenkins称茜茜公主是一个非凡的年轻皇后,迷人、思想自由,贵族中的反叛者,以现代得让人惊讶的方式在哈布斯堡王朝放了一把火。1853年茜茜随她母亲与姐姐海伦赴奥地利伊舍,计划的是海伦应当在那里受到其表哥、奥地利皇帝弗兰茨·约瑟夫一世的注意。两人于1854年4月24日在维也纳结婚。茜茜始终对匈牙利民族持同情心,1867年奥地利-匈牙利折衷方案达成后她与她的丈夫一起在布达被加冕为匈牙利女王。

  • 自制q弹的牛肉丸怎么做才好吃(家庭版制作Q弹的牛肉丸)

    自制肉丸就做好了,特别简单,喜欢吃的赶紧试试吧,学会再也不用去外面买了将制作好的牛肉丸晾凉后,分装进保鲜袋内,放冰箱冷冻,随吃随取。牛肉丸子成品,个个鲜嫩,柔软有弹性,健康又美味。想吃牛肉丸的亲,赶紧自己做吧,自己做的牛肉丸营养又健康。时刻注意肉的温度,用手是感受肉的温度在8度以下,如过程中温度升高第一时间要放到冰箱再次冷藏。

  • 柯迪亚克对比探界者(48V轻混加持的探界者)

    但是事实上,在20万级SUV市场,雪佛兰探界者远没有斯柯达柯迪亚克受欢迎。不过,由于油门踏板的调校,2.0T雪佛兰探界者会有一点点的闯动感,好在是可接受范围内。实话实说,2.0T雪佛兰探界者并没有发挥出9AT变速箱的真正实力,反而让其拖了后腿。相反,斯柯达柯迪亚克的表现则更彰显了斯柯达丰富的造车经验。另外,全新斯柯达柯迪亚克的悬架系统为前麦弗逊、后多摆臂式结构,出色的调校让它很好的兼顾了家用舒适性与运动属性。

  • 除去暖水瓶中水垢的方法(怎样去除暖瓶里的水垢)

    可倒入浓度为1%的小苏打水500克左右,或将食醋加热装入瓶内,轻轻摇涮,水垢即可除掉。用醋250克,烧热后灌入热水瓶内,浸泡几小时,再上下、左右摇晃,瓶内水垢就会脱落。用煮面条的水倒入瓶内,摇晃几分钟后倒掉,再用清水冲洗即可干净。取一些向阳叶或南瓜叶切成3厘米至4厘米见方大小的碎片,放入瓶内,再加入少许冷水,轻轻将暖水瓶摇晃几下,倒出后再用清水洗净即可。

  • 沃尔沃xc60购置税能减半吗(沃尔沃XC60限时终身保养)

    【季度大促,感恩回馈客户对本店支持与信赖,特此推出十台特价车,数量有限,先到先得!中升车主的专享免费代步车,让您维修保养用车无忧!

  • 硬卧候补抢票是什么意思(硬卧候补抢票是啥意思)

    硬卧候补抢票是什么意思火车票硬卧候补指的是若旅客遇到车票售完的情况,在12306平台登记购票信息支付预购票资金后,如有退票、余票,12306系统将自动为其购票。“候补购票”,是未在第一时间买到车票的旅客,可以通过提交候补订单的方式排队预订系统第一时间出现的退票或者改签车票。选择候补车次坐席后,系统会用绿色、黄色、红色三种颜色的提示,告知旅客目前所处的排队位置,绿色为较少、黄色为中等、红色为较多。

  • 合同格式有哪些条款 合同格式条款的主要内容

    6、履行期限、地点和方式:期限、地点与方式要将其明确化,具体化。

热门推荐