臭氧結合鈣基吸收多種污染物及副產物提純的試驗與機理研究.pdf

1、隨著我國環(huán)境保護要求與標準的不斷提升，火電行業(yè)及其大氣污染控制倍受關注。臭氧多脫技術能夠有效的進行多種污染物的協(xié)同脫除，對緩解日益惡化的環(huán)境問題有著重要意義。本文對臭氧實現(xiàn)多種污染物協(xié)同脫除的相關問題進行了試驗與機理研究。其中主要包括:NO氧化產物與SO2的吸收、副產物處理、等離子體耦合催化劑對NO的氧化以及臭氧氧化多種污染物協(xié)同脫除中試試驗。
　　 在實現(xiàn)了NO的高效氧化后，主要氧化產物NO2與SO2的協(xié)同吸收成為整個多脫系統(tǒng)

2、的重要環(huán)節(jié)。本文從熱力學和動力學的角度進行了協(xié)同吸收的反應機理與吸收特性的模擬，試驗驗結果與模擬結果相吻合。當吸收的氣體體積與漿液體積的比值M=2870時為臨界狀態(tài)，超過臨界后pH值會迅速下降。這表明此時為吸收液完全消耗的臨界狀態(tài)。同時根據(jù)傳質速率的計算，亞硫酸鈉溶液受pH值影響強烈，而亞硫酸鈣幾乎不受其影響。
　　 分別采用三種吸收劑Na2SO3、Ca(OH)2和CaSO3進行吸收對比，對pH值、煙氣組分、液氣比等影響因素及液

3、相的吸收產物進行了分析。結果表明，NO2吸收效率隨S(Ⅳ)離子濃度的增加而提高，同時液相吸收的主要產物為NO2-。當pH＜7時，Na2SO3對NO2的吸收變差。隨著pH值低于5.7，CaSO3表現(xiàn)出比Na2SO3更好的效果。SO2在堿性環(huán)境中有利于NO2的吸收，酸性環(huán)境中有微弱的抑制作用。氧氣量對于NO2的吸收有負面影響，使吸收效率降低10％左右。隨著NO2-濃度的提高，NO2的吸收也受到限制。液氣比的增加能提高NO2的吸收效率。

4、>　　 采用多種添加劑輔助CaSO3漿液協(xié)同吸收NO2與SO2，同時對吸收產物進行分離提純亞硝酸鈣產品。添加鐵、錳、銨等無機鹽都能夠提高CaSO3漿液對NO2的吸收。FeSO4效果最佳，NO2的吸收效率達到95％，然而由于Fe(Ⅱ)向Fe(Ⅱ)的轉化，其損失率也最大。硫酸銨也具有較強的輔助吸收能力同時損失最小。它的吸收效果隨著溫度的升高而增強，也隨pH值的降低而減弱。氧氣的存在仍會使NO2的吸收效率下降4％。
　　 采用復鹽復

5、分解法進行液相吸收產物Ca(NO2)2的提純，對影響提純的因素進行優(yōu)化。結果表明，加熱反應時間30min，反應溫度90℃，OR=12(pH5.5)時，提純達到最優(yōu)化條件。最后提出了臭氧氧化多種污染物結合鈣基吸收以及副產物處理的方案。
　　 應用非熱等離子體結合催化劑實現(xiàn)低能耗、低溫下NO的氧化。DBD產生的活性分子O、O3、O2*、OH、H2O2、HO2等能夠強化NO的氧化。放電電壓5kV下，NO的主要氧化產物為NO2。以鈷為活

6、性組分，二氧化鈦為載體，采用溶膠凝膠法制備鈷鈦催化劑與非熱等離子體結合具有很好的NO氧化性能。分析表明，焙燒溫度400℃下，鈷負載量達到7.5％時，鈷鈦催化劑Co(0.75)Ti的催化活性最好。此時鈷在催化劑表面分散度高，能夠很好地吸附氣相活性分子。在4.6kV的放電電壓下催化氧化NO，能夠在120～210℃的反應溫度內取得90％以上的氧化效率。放電產生的活性分子吸附于催化劑表面的氧缺位上，NO分子在催化劑表面以弱吸附或碰撞的形式與活性

7、分子發(fā)生反應，形成穩(wěn)定的中間體。隨著鍵長的進一步縮短，生成的NO2分子擴散到氣相，實現(xiàn)催化氧化過程。
　　 本文還對臭氧氧化結合鈣基吸收多種污染物協(xié)同脫除技術進行了中試試驗。提出了三種氧氣來源的技術方案:空氣源、液氧供氧和空分供氧，并進行了對比。中試試驗采用操作簡單的空氣源方案進行。采用Fluent的EDC模型模擬臭氧噴射方式。結果表明三叉式噴嘴的設計能夠實現(xiàn)臭氧與煙氣的均勻混合。同時大管道內的氣相混合反應中，由于氣相混合的停留

8、時間大于化學反應時間，因此混合停留時間的長短決定了化學反應是否達到反應平衡，模擬得出O3與NO反應的臨界平衡時間為0.45s。
　　 試驗工況是采用O3結合鈣基吸收劑對NOx、SO2、Hg以及VOCs進行協(xié)同氧化降解。采用混合吸收漿液協(xié)同吸收時脫硝效率超過86％，脫硫為99％。NOx的液相吸收產物為NO2-離子。電廠原煙氣經SCR、靜電除塵后Hg濃度較低，氧化效率非常明顯達到99％以上。二噁英在高濃度的O3作用下降解率達到94％