高浓度氮氧化物治理技术研究及生产实践

谢文清

（韶关冶炼厂，广东韶关512024）

综合利用与环保

高浓度氮氧化物治理技术研究及生产实践

谢文清

（韶关冶炼厂，广东韶关512024）

本文介绍了采用干法吸附治理高浓度氮氧化物的技术研究及其生产实践情况。该技术吸收率高，吸附剂使用寿命长，废气稳定达标排放，达国内同类技术领先水平。

高浓度；氮氧化物；干法吸附；废气治理

1 概述

韶关冶炼厂下设有一个金银车间，回收金、银等有价金属，2009年银锭产量136.88 t（自产87.88 t，外来银粉产49 t）。其中银电解工艺是用阳极泥、富银渣熔炼所得的合金作阳极，以钛板作阴极，以硝酸及硝酸银的水溶液作电解液，在直流电的作用下进行电解提取纯银，杂质金属留在电解液中或附在阳极表面而实现金属银与杂质的分离。

在制造银电解液时，银粉与硝酸发生剧烈反应产生大量氮氧化物气体.此外，处理银电解废液、银粉洗液时，这两种溶液混合加热反应过程中也会产生大量的氮氧化物，浓度高达40 000mg/m3，且波动范围大（10 000～40 000mg/m3），含水率不同，这都给烟气治理带来极大困难。随着银锭产能提高到300t及银粒洗液需全部经浓缩处理，氮氧化物的排放量也必然逐渐增加。长期以来，韶冶多次试验采用湿法技术冶理氮氧化物，但由于湿法设备腐蚀性大，外排废液难冶理，外排烟气不达标，对岗位环境、大气及职工健康都造成严重影响。

2007年5月，韶冶对干法吸附冶理氮氧化物技术进行研发，采用的吸附剂能对高浓度的氮氧化物进行物理吸附和化学吸附，可达到去除氮氧化物的目的。本技改项目自2008年3月投入生产运行后，对高浓度氮氧化物的治理效果较理想，吸收率高达98%以上。

2 干法吸附的原理及工艺流程

2.1 干法吸附原理

目前，氮氧化物治理技术可分为干法和湿法，湿法有水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化吸收法、液相还原吸收法、络合吸收法、微生物净化法等；干法有催化还原法、吸附法、等离子法等。综合韶冶银电解系统氮氧化物烟气特点，在对各种方法的技术可靠性、合理性、可操作性等进行考察、论证基础上，选择干法吸附技术来治理银电解系统氮氧化物烟气。

干法吸附剂是一种固体的新型多组分复合吸附剂，由活性炭、碱性物质和其它多种组分组成，通过化学处理后得到DBS产品。DBS净化氮氧化物的机理是吸附剂按比例混合，对高浓度氮氧化物进行物理吸附和化学吸附，氮氧化物中的一氧化氮转化成二氧化氮，二氧化氮又产生硝酸，生成硝酸和烟气中的硝酸雾则与DBS吸附剂中的碱性物质接触发生反应生成难分解的硝酸盐，达到去除氮氧化物的目的。

2.2 工艺流程

2.2.1 银电解液制造产生烟气治理工艺

针对银电解液制造时产生氮氧化物浓度、温度高的特点，在设计上采用两台净化吸附设备并联在一起，将烟气分成两股相同的气量分别进入装有DBS吸附剂的两个吸附箱，以此来减低各干法装置吸附氮氧化物的负载，氮氧化物废气经处理后达到排放标准经烟囱排入大气中。工艺流程如图1所示。

图1 银电解液制造烟气治理工艺流程图

2.2.2 银电解废液、银粉洗液产生烟气治理工艺

银电解废液、银粉洗液加热蒸发浓缩前段产生的主要是水蒸汽，而后段产生的则是氮氧化物。为避免过多的水蒸汽进入净化器造成吸附剂粉化失效，烟气先进入冷却塔、气液分离器和气液分离填料塔去除水份，再进入DBS净化器，净化达标后再排入大气。其工艺流程图如图2所示。

图2 蒸发浓缩烟气净化系统工艺流程图

3 生产实践及技术改进

干法吸附治理银电解系统产生氮氧化物烟气技术自2008年3月完成改造投入运行以来，氮氧化物治理效果良好，成功解决了当前湿法吸附效果不好、设备腐蚀、外排烟气不达标等问题，但随之也暴露出吸附剂使用寿命短、利用率低（只达到40%～50%）及吸附剂更换困难等缺点，经过技术人员的不断摸索研究，并结合韶冶厂实际，对治理工艺及净化吸附技术进行了改进，取得良好的成果。

3.1 吸附系统技术改进

3.1.1 吸附剂寿命短问题

生产实践中发现，更换出现问题的吸附剂含水过多粉化而失效，说明其寿命使用期短是由于气体含湿度大造成的，应采取措施提高系统的脱水能力。增大列管式冷凝塔的热交换面积，可使气体温度降到40～50℃（经测定原温度为60～70℃），气体的含湿度也会进一步降低，使湿气体中的水蒸汽冷凝成水；将汽水分离器由撞击折回改为撞击折回与环形折回式的组合，分离水的能力进一步提高。经以上措施改进后，气体湿度降低，吸附剂含水减少，大大延长了吸附剂的使用寿命。

3.1.2 吸附剂利用率低问题

生产实践中发现,吸附剂利用率低是由于吸附层汽流分布不均匀造成。而实际液体的流量关系式为：

其中：K——系数；

A——通流面积；

e——密度；

P1、P2——进出口压力

当系数和通流面积一定的情况下，流量与进出口压力差成正比，所以从吸附塔的结构和管路走向方面作改进，箱体内增加进气口挡风板，进出口对换，增加一个进气口（两进气口并联），力求使吸附剂前后形成一个等压差，提高汽流分布的均匀性，使吸附剂能充分利用，吸附剂的利用率由原来的30%提高至98%以上，有效降低了运行成本。改造前后对比见图3。

图3 吸附塔结构及管路改进

3.1.3 吸附剂更换困难问题

由于原废料进出口用塑料网袋包装，口径小且呈直角形状，更换吸附剂很不容易。为了使吸附剂更换方便，取消了塑料网袋包装，改为固定的栅格结构，把进出口改大，改直角为斜角状。改造前后对比如图4。

图4 废料进出口结构改造

3.2 净化工艺改进

3.2.1 改进银电解液制造工艺

改进银电解液制造工艺，是为了确保单位时间产生的烟气量在吸附系统的吸附能力范围内。银电解液造液时，加入的硝酸和银粒会发生剧烈反应，使氮氧化物烟气立即上升到较高值，其浓度可达10 000～40 000mg/m3。为了减轻吸附装置的负荷，需控制反应速度，使反应平缓些。由于银粒先加入反应罐，硝酸是由虹吸管吸入，反应速度取决于硝酸的加入速度，因此控制反应速度可从控制硝酸加入速度入手。原用虹及管直径较大（为Φ15mm），加酸时间约为15 min/罐。为了减缓反应速度，改用Φ8mm的虹吸管，使加酸时间延长为30min/罐。反应时间延长，硝酸和银粒反应的速度得到了控制，氮氧化物烟气浓度也降至10 000～20 000mg/m3。减轻了吸附装置的负荷。

3.2.2 改进银粉洗涤工艺

改进银粒洗涤工艺，减少洗涤过程中产生的洗液量，达到减轻冶理装置负荷的目的；在风口及烟囱增设挡雨板，避免水份进入吸收装置，避免吸附剂出现遇水粉化失效的问题。

4 改造效果

从2008年3月投入使用以来的情况表明，干法吸附法冶理氮氧化物效果良好，成功地解决了存在的问题，延长了吸附剂的使用寿命，吸附剂的利用率达98%以上。高浓度氮氧化物吸附处理后出口浓度降低到17～121 mg/m3，氮氧化物净化效率高达98%以上。且操作简便，适用范围广，尾气氮氧化物的排放浓度低于《大气污染物综合排放标准》规定的排放浓度240mg/m3的限值。吸附治理后不产生二次污染物，并且没有污水产生，社会、环境方面效益显著。表1是某次监测的结果。

表1 某次监测结果

从表1数据可以看出，气体氮氧化物吸附处理后，氮氧化物浓度从1 389～9 820mg/m3降低到17～121mg/m3，氮氧化物净化效率大于98%，尾气氮氧化物的排放浓度低于240mg/m3的限值，结束了冒“黄龙”的历史。该技术在国内同类技术中属领先水平。

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Treatment technology and production practice of high concentrationsnitrogen oxide

XIEWen-qing

This paper introduces the dry adsorption technology for treating nitrogen oxideswith high concentration and its production practice．The technology has reached the leading domestic level among similar technology with the advantagesofhigh absorption rate,long live ofadsorbent,stable emission standard．

high concentration nitrogen oxides；dry adsorption；waste gas treatment

TF832

B

1672-6103（2010）05-0047-03

谢文清(1984—)，男，海南澄迈人，毕业于中南大学，助理工程师，从事有色金属冶金工作。

2010-06-04