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臭氧氧化结合湿法吸收针对烧结烟气脱硝试验及机理研究

吴黎男  
【摘要】:钢铁行业的污染物有55%来自烧结工艺,烧结烟气成分复杂、烟气不稳定波动大、氧含量高(15%左右)。目前缺乏一种针对烧结烟气成熟有效的NOx治理手段。随着环境的恶化和排放标准的调高。烧结工艺急需一种有效的脱硝技术来治理烧结烟气中的NOx。本文通过实验室机理实验到小试试验再到工程中试试验研究了湿法吸收结合臭氧氧化脱硝技术在烧结烟气上的可行性。通过模拟烧结烟气中的NO、SO_2和氧气的浓度特点进行了模拟烟气臭氧氧化NO与SO_2的实验研究。实验中研究了不同温度、臭氧投加量、浓度等影响因素对臭氧氧化NO和SO_2影响。通过综合比较自定义的臭氧利用率、高态NO氧化率、NO氧化率、SO_2氧化率,来确定工程臭氧投加的温度区间、投加量和氧化反应时间。实验证明臭氧对NO的氧化产物主要为NO_2。当臭氧投加量和NO的摩尔量相当温度为110 ℃时臭氧的利用率最高、NO的氧化率较高。此时二氧化硫的氧化率不足5%。工程应用中上述控制条件是比较适合的。臭氧氧化同样在300平烧结机上进行了中试,发现实际臭氧利用率可达90%,O3和NO的摩尔比为1时,NO的氧化率超过90%。其次本文针对烧结烟气的氧化量高等特点进行了具有针对性的湿法脱硝剂及添加剂的开发。通过实验室鼓泡实验台进行不同条件(温度、PH、浓度、传质、吸收剂种类)下探究了传统脱硝剂的有效成分和影响因素。以传统脱硝剂有效成分亚硫酸根为主体开发适用于高氧环境的添加剂。通过各种添加剂的比较选择乙醇作为NO_2吸收过程中的阻氧剂和吸收增效剂。通过对新的吸收剂进行温度、浓度、PH等因素的探究确定乙醇对亚硫酸钠溶液吸收NO_2的作用途径和最佳参数。研究表明:传统脱硝浆液在吸收NO_2中气相成分对其吸收具有很大影响,烟气中SO_2的加入有利于对NO_2的吸收增效,但O_2的加入显著抑制其吸收;氧气是亚硫酸钠溶液在吸收NO_2过程中极为不利的因素,氧气的加入会极大增加溶液中亚硫酸根的消耗,使得溶液的吸收效率和吸收容量减小。乙醇的增效途径不是直接与NO_2进行反应的直接作用,而是在NO_2吸收过程中进行抑制亚硫酸根被氧气和NO_2的过度氧化消耗,保持亚硫酸根的浓度,其增效作用为间接作用。离子(NO3-、NO_2-、SO42-)富集对亚硫酸钠溶液吸收NO_2具有极大的抑制作用,但增大乙醇的添加可以有效的抑制这种负面效应,亚硫酸钠结合乙醇添加氢氧化钠为一种适应烧结烟气特点的湿法吸收剂最后通过小试和中试试验测试了以亚硫酸钠作为主要成分的脱硝剂的抗氧能力和脱硝能力,发现其是一种有效的吸收剂。通过改变液气比、浓度、PH、臭氧投加量进行了吸收剂性能的测试为广泛的应用提供了指导。


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