尿素石灰湿法烟气脱硝的影响因素.docx

尿素-石灰湿法烟气脱得的影响因素

摘要：研究在现有湿法脱硫设施的基础上进行简单改进即可以实现烟气同时脱硫脱硝的技术，提出了以尿素-石灰溶液为吸收剂的湿法烟气脱硝技术，在试验中采用两级串连的填料塔为主体反应器，考察了吸收剂浓度（尿素/石灰）、空塔气速、吸收反应温度、PH值及添加剂KMnO4对脱硝效率的影响，结果表明：当尿素浓度为5%、空塔气速为0.4m/s，吸收反应温度为60～70℃、以石灰调节器PH为8～９＼并添加0.04％KMnO4时，可实现84.8％的脱硝效率。
关键词：湿法烟气脱硝；尿素；石灰；高锰酸钾；脱硝效率

NOx是燃煤电厂烟气排放三大污染物（SO2，NOx及总悬浮颗粒物）之一，据统计，2006年我国SO2排放量超过2500万吨，是世界上SO2第一排放大国，与此同时，Nox的排放量也逐年增加，研究表明，在2004年，全国NOx排放总量达到1600万吨左右，电力行业排放量约占一半，预计到2010年，我国NOx排放量将达到2194万吨，到2020年将达到2900万吨左右，随着国家和地方环保政策日趋严格，开发控制燃烧后NOx排放的技术势在必行。
烟气脱硫、脱硝被认为是控制燃煤过程中产生的SO2和NOx污染的重要技术手段。由于同时脱硫脱硝技术与传统的烟气脱硫和选择性催化还原脱硝给合工艺相比费用低，已成为目前烟气脱硫、脱硝技术的研究热点。国内外对烟气同时脱硫脱硝技术的研究十分活跃，主要有温式吸收法、吸附法、催化法、高能辐射法以及上述方法联用等。其中湿式吸收法由于工艺和设备都较为简单，可在1套设备中同时脱除烟气中的SO2和NOx，并且不存在催化剂中毒和失活等问题，因此具有较好的应用前景。石灰石/石灰湿法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术，日本、德国和美国的火力发电厂中约90%的烟气脱硫装置采用此工艺，预计在未来很长一段时间内，典型的石灰石-石膏法仍将占据主要地位，由于烟气中95%的NOx以溶解度很低的NO形式存在，在以石灰石/石灰溶液为吸收剂的湿式吸收过程中，对NOx的脱除效果十分微弱且溶解难度较大。因此采用促进NOx吸收的化学添加剂（如尿素）使原有的石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统同时具有脱硝功能，并形成与我国国情相适应的投资少、运行费用低、能符合我国排放标准的脱硫脱硝一体化技术，是具有广阔前景的。笔者对尿素/添加剂湿法烟气同时脱硫脱硝技术的研究表明：采用尿素溶液吸收剂可同时脱除SO2和NOx，特别是当采用尿素和KMnO4配制成的吸收剂时，平均脱硫效率和脱硝效率分别达到99.6%和62.5%。采用石灰溶液为吸收剂脱除NO的试验表明：石灰溶液单独脱硝效果微弱，石灰溶液不能作为脱除NO的吸附剂。张虎等研究了当钙基吸收剂（Ca/（S+0.5N）=1.8）经10%KMnO4调质时，可以获得31.4%的脱硫效率和13.5%的脱硝效率，说明KMnO4对钙基吸收剂脱硫、脱硝起促进作用。考虑到传统的湿法脱硫工艺可以脱除90%以上的SO2，且在各个条件下脱硫效率变化不大，因此笔者重点进行了湿法烟气脱硝试验，考察了尿素浓度、PH值、温度以及KMnO4添加剂对脱硝效率的影响。
试验部分
试验试剂及参数
尿素（NH2）2CO含量为93%的工业纯，石灰为工业纯，KMnO4、NaOH和HCl为分析纯，均产自广州化学试剂厂；按照具体珠试验要求，将不同浓度尿素、高锰酸钾的水溶液及石灰混合配成吸收剂，体积为4000ml；模拟烟气中NOx的含量量控制在560mg/m3左右，O2体积分数约为19%，其余为N2，经测定，模拟烟气中NOx的氧化度（NO2/NOx比值）约为5%，与实际工业烟气中NOx的氧化度基本一致；反应吸收柱内的反应温度控制在40～80℃。
1..2试验装置
烟气脱硫脱硝试验装置示于图1。吸收反应器为两级串联的填料塔，单级填料层有效高度为1.0m，内径为40mm，采用16mm*16mm*1.0mm金属鲍尔环以乱堆方式填充。循环泵为上海永久工业泵厂MP-20R型磁力驱动循环泵。

试验方法
将钢瓶中的气体配制成一定质量浓度的模拟烟气，经过气体加热器加热后，从底部进入填料塔，与吸收剂逆流混合反应，再由顶部流出，吸收剂自填料塔顶部流入，与气体接触反应后从底部流出，进入配液槽循环利用。通过各转子流量计控制进口气量、NOx和SO2浓度及吸收剂的流量。通过加热器控制反应温度，试验系统稳定运行后，每5分钟采用德国Testo350XL烟气分析仪（同进采用英国Kane公司KM96106型烟气分析仪作参比）测定进、出口烟气成分的浓度，分析试验条件的变化对脱硝效率的影响。
结果与讨论
2.1尿素浓度对脱硝效率的影响
图2给出了尿素浓度对脱硝效率的影响。从图2可以看出，当反应温度为58～65℃、空塔气速为0.4m/s时，随着尿素浓度的提高，脱硝效率也不断提高，但提