电厂烟气湿式间接电催化氧化同时脱硫脱硝的研究

文/靳长军 永清环保股份有限公司 湖南省 长沙市 410000

电厂烟气湿式间接电催化氧化同时脱硫脱硝的研究

文/靳长军 永清环保股份有限公司 湖南省 长沙市 410000

随着能源资源消耗持续增加，煤炭的使用量正在上升，大气污染防治压力不断加大。燃煤电厂烟气是大气中二氧化硫（S02）和氮氧化物（N0X）的主要来源。S02和NOx是致命的空气污染物，它们会形成酸雨、光化学烟雾，以及其他环境中危害健康的物质。研究烟气净化技术具有重要的研究意义和应用价值。

脱硫；脱硝；烟气净化；湿式氧化；间接电催化氧化

一、湿式间接电催化氧化同时脱除SO2 与NOx的工艺研究

在控制污染的领域，为了满足日益严苛的排放要求，人们已经采取多种方法，将化石燃料燃烧产生的烟气中的硫氧化物、氣氧化物及其他污染物除去。相关的研究方法和技术发展趋势已经在论文前言中有所阐述。本文所釆用的是湿式间接电催化氧化法，通过模拟喷淋塔进行喷淋处理，实现烟气同时脱硫脱稍。较之其他烟气净化方法，次氯酸钠湿式氧化法既能够高效脱污，又避免了设备易堵塞等难题。

1、仪器

实验仪器名称以及型号分别为：次氣酸钠发生器，TY-D30；液体流量计，LZB-6；气体流量计，LZB-3；水泵，DC30；恒温水浴锅，HH-2；S02检测器，SF1040-S02；NOx检测器，Sn040-N0；紫外分光光度计，752自动；电子天平，FA/JA系列；摩尔实验室超纯水器，元素型1810d；

2、试剂

实验试剂的名称与规格分别为：二氧化硫，4760ppm；一氧化氮，2165ppm；锋粉，优级纯；次氯酸钠，分析纯；盐酸，分析纯；氢氧化钠，分析纯；乙二胺四乙酸二钠，分析纯；浓氨水，分析纯；络黑T，分析纯；氯化钠，分析纯；氯化钡，分析纯；氣化镁，分析纯；确酸钾，分析纯；蒸馆水，去离子；

3、烟气的模拟

对于燃煤电厂来说，以某一种煤为例实际烟气中各污染物组分含量如下所示：

实际烟气污染物组分含量：SO2，1500mg；NOx，320mg

从以上数据可以看出各污染物浓度较低，而在实验室操作中，对于浓度较低的污染物来说，并没有合适的流量计等实验装置与之匹配。即使装置合适，也要考虑实际烟气在脱硫塔、烟肉中的流速问题，以及由液气比推演出来的液体流速问题。

4、实验步骤

向次氯酸钠发生器中加入一定量质量分数为3%的氯化钠溶液，调节电压5V，电解生成次氯酸钠溶液。恒温水浴锅温度调至4（rc，将已经调节pH为6的O.Olmol/L次氯酸钠溶液放入水浴锅。温度稳定后，通过液体流量计调节液体流速为30.5niL/min，从喷淋柱顶端注入。打开混合气瓶，通过气体流量计调节气体流速为278mL/inin（此时气体停留时间为4s，液气比为12L/m3），使气体从喷淋柱底部注入。气液接触，次氯酸钠即可将SO2与NOx氧化，生成盐类溶于水溶液中，排至接收装置待分析。调节三通阀，需要测定气体体积时连通排水装置，否则连通尾气吸收装置进行吸收或检测。

二、相关影响因素

1、NaClO溶液浓度的影响

实验表明在NaClO浓度较低时，增加其浓度，SO2与NOx的脱除效率也随之大幅增加。这是因为化学反应和物理性能都会影响溶液对SO2与NOx的吸收，反应物质浓度增大，反应速度提升，会加快吸收过程——在液相中能够提高SO2与NOx的扩散速率。而当NaClO浓度在O.Olmol/L时，SO2与NOx脱除率基本达到阀值。随着NaClO浓度继续增大，S02的脱除效率均保持为100%。而当NaClO浓度在O.Olmol/L时，NOx的脱除率为92%，NaClO浓度继续增大，NOx的脱除率有小幅升高，但并不明显。在其他条件一定时，0.01mol/L的NaClO溶液对SO2与NOx的氧化吸收已经基本达到饱和。

2、溶液温度的影响

对SO2与NOx的同时氧化吸收，涉及气-液相传质过程。溶液温度对气体SO2与NOx向液相中的溶解、扩散和发生氧化反应的过程，具有重要的影响。NaClO溶液浓度为O.Olmol/L，pH为6，停留时间为4s，液气比为12L/m3时，改变溶液温度由35°C到55°C，其对同时脱除SO2与NOx的影响情况如图1所示。

从图1中可以看出，温度在35°C至40°C之间，S02的脱除效率达90%以上，温度为40°C至55°C时，S02的脱除率基本一致，都能达到100%。这主要是因为在温度较低时，氧化剂次氯酸钠的活性相对较低，不能将S02完全脱除。另夕卜，温度在35r至4（rc之间，随着温度的升高，NOx的脱除率先增加，在40°C时达到峰值后又减小。温度在35°C 至40°C之间时，NOx的脱除率随溶液温度的升高而增大，这是由于随溶液温度的升高，液相中NaClO的反应活性增强，NOx及相关物质的扩散变快。温度为40°C至55°C时，NOx的脱除率明显降低，其原因是随溶液温度的升高，NOx溶解性大幅降低。单纯升高温度对反应不利。

三、结果与讨论

考察处理过程中NaClO浓度、溶液温度、溶液pH、液气比及停留时间等实验条件对同时脱除SO2与NOx效果的影响。NaClO浓度、溶液温度以及溶液pH都会较大程度地直接影响SO2与NOx的脱除率。而液气比（即净化单位体积的烟气所消耗的氧化剂溶液量），与停留时间（即气液接触时间），既影响污染物的脱除效率，又对实际应用中耗水量、经济指标、喷淋塔的设计等工作具有重要的指导意义。

（1）在湿式间接电催化氧化同时脱硫脱硝处理中，温度对SO2与NOxx的脱除率影响不同。在4（rC-55t：范围内，S02的脱除情况基本不受温度的影响，均能达到100%。而温度对NOx的脱除影响较显著，在4（rc时，NOx的脱除率最高，达92%，温度低于或高于4（rc时，NOx的脱除率均有所降低。

（2）在湿式间接电催化氧化同时脱硫脱硝处理中，溶液pH对SO2与NOxx脱除的影响存在较大差异。溶液pH对SO2与NOx脱除率的影响曲线都存在峰值，但二者峰值对应的溶液pH区间不同。溶液pH为6时，S02的脱除率达到峰值100%。而溶液pH在5-6之间，NOx的脱除率可达峰值92%。

（3）在湿式间接电催化氧化同时脱硫脱硝处理中，次氯酸钠浓度、液气比、停留时间对SO2与NOx的脱除率影响基本一致。当次氣酸钠浓度达到O.Olmol/L，液气比达到12L/m、停留时间达到4s时，SO2与NOx的脱除率均达到阔值后不再变化，分别为100%、92%。

[1］韩颖慧.基于多元复合活性吸收剂的烟气CFB同时脱硫脱硝研究[D］.华北电力大学，2012.

[2］苏敏.臭氧高级氧化技术同时脱硫脱硝的实验研究[D］.华北电力大学（河北），2010.

[3］郭少鹏.湿式氨法烟气脱硫及结合臭氧氧化实现同时脱硫脱硝的研究[D］.华东理工大学，2015.

[4］胡明华.电催化氧化法同时脱硫脱硝技术研究进展[J］.江汉大学学报（自然科学版），2013，03：43-46.

图1 溶液温度对同时脱除SO2与N〇的影响