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近年來濕法脫硝技術(shù)因其工藝相對簡單，可在較低溫度下進(jìn)行，而且可以利用原有的濕法脫硫裝置進(jìn)行改造，降低投資和運(yùn)行成本，因此受到越來越多的關(guān)注。但是NO不溶于水，在傳統(tǒng)的濕法脫硫過程中幾乎沒有脫除效果，所以要實(shí)現(xiàn)NO的濕式吸收，必須先將NO氧化成為可溶性的NO2或HNO3等易于吸收的物質(zhì)。

NO的氧化一般采用液相氧化方法，它直接在吸收劑中添加氧化劑，無需專門的氧化裝置，所以其工程應(yīng)用較為簡單實(shí)用。液相氧化劑通常有雙氧水、亞氯酸鈉、高錳酸鉀等。已有研究表明，高錳酸鉀氧化能力最強(qiáng)，對NO具有較好的氧化效果。

本實(shí)驗(yàn)采用KMnSO4復(fù)合NaOH溶液同時氧化吸收SO2和NO，研究煙氣條件對同時脫硫脫硝過程的影響，分析其影響原因和脫硫脫硝特性。有關(guān)SO2初始濃度和NO初始濃度對脫硫脫硝的影響已有論述，本實(shí)驗(yàn)主要針對流速、含氧量、溫度和含塵量等影響因素進(jìn)行分析研究。

1實(shí)驗(yàn)裝置和方法

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與裝置如圖1所示，主要由三部分組成，分別為模擬煙氣發(fā)生裝置、吸收裝置及煙氣成分分析裝置。吸收裝置為一個容積300mL的鼓泡瓶，內(nèi)裝有100mL的KMnO4和NaOH混合液，KMnO4和NaOH的濃度均為0.08mol/L。

模擬煙氣由N2(99.99%)、SO2(4.99%)和NO(4.99%)混合而成，NO初始濃度為150mg/m3左右，SO2初始濃度為1067mg/m3左右，各氣體流量分別由質(zhì)量流量計控制，根據(jù)不同的濃度要求，調(diào)節(jié)四路氣體相應(yīng)的流量比例，然后充分混合進(jìn)入吸收裝置。

粉塵由粉塵微量給料器在空氣混合器之前加入，根據(jù)濃度要求定量加入粉塵。整個空氣混合器和鼓泡反應(yīng)器放在200℃的烘箱內(nèi)，根據(jù)要求控制煙氣溫度。在實(shí)驗(yàn)開始時，打開氣體閥門1，關(guān)閉氣體閥門2，待SO2和NO初始濃度穩(wěn)定后，切換閥門，讓氣體流經(jīng)鼓泡瓶，完成SO2和NO的吸收。本實(shí)驗(yàn)在常壓下進(jìn)行。

圖1同時脫硫脫硝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意

2結(jié)果與討論

2．1煙氣流速

本實(shí)驗(yàn)?zāi)M煙氣中NO初始濃度為149～154mg/m3，SO2初始濃度為1043～1093mg/m3，氧氣濃度為10%，在常溫和常壓下進(jìn)行。圖2、圖3分別給出了不同煙氣流速下SO2以及NOx的脫除率隨反應(yīng)時間的變化情況。從圖中可知，隨著反應(yīng)時間的變化，SO2以及NOx的脫除率基本保持不變。

但隨著煙氣流速的增加，SO2以及NOx的脫除率均有所下降。當(dāng)流量從1L/min增至3L/min，SO2的脫除率從98%左右降至92%左右，NOx的脫除率從60%左右降至35%左右。相對而言，由于SO2吸收速率大，受煙氣流速的影響較小。

圖2煙氣流速對SO2脫除的影響

圖3煙氣流速對NOx脫除的影響

2．2煙氣含氧量

本實(shí)驗(yàn)中模擬煙氣流量為1L/min，NO的初始濃度為149～154mg/m3，SO2的初始濃度為1043～1093mg/m3，在常溫和常壓下進(jìn)行。圖4和圖5分別給出了不同氧氣濃度下SO2和NOx的脫除率變化情況。

圖4含氧量對SO2脫除的影響

圖5含氧量對NOx脫除的影響

從圖4中可知，在含氧量增加的情況下SO2脫除率只有略微提升，總體維持98%左右，且SO2脫除率隨著反應(yīng)的進(jìn)行基本不變。從圖5中可知，NOx脫除率隨著含氧量的增加會有一定的提高。當(dāng)氧氣濃度從0%增至20%時，NOx脫除率從52%左右提高至59%左右。

氧氣濃度增加脫硫率變化不大主要是因?yàn)镾O2的脫除主要靠NaOH的吸收作用，與氧氣濃度無太大關(guān)系；而脫硝率卻隨著氧氣濃度的增加逐步增大，這是因?yàn)檠鯕獾脑黾幽軌虼龠M(jìn)低溫下NO的氧化，進(jìn)而生成更多的NO2等易于吸收的氮氧化物，從而提高了NOx的整體脫除率。

2．3煙氣溫度

本實(shí)驗(yàn)中模擬煙氣流量為1L/min，NO的初始濃度為149～154mg/m3，SO2的初始濃度為1043～1093mg/m3，氧氣含量10%。圖6和圖7分別給出了不同反應(yīng)溫度下SO2和NOx脫除率的變化情況。

圖6反應(yīng)溫度對SO2脫除的影響

圖7反應(yīng)溫度對NOx脫除的影響

從圖6、圖7中可以看出，隨著反應(yīng)溫度的提高，SO2以及NOx脫除率均有所下降。當(dāng)反應(yīng)溫度從15℃升至70℃時，SO2脫除率從96%左右降至82%左右，由此可見反應(yīng)溫度的增加會使SO2脫除率明顯降低，這主要是因?yàn)榉磻?yīng)溫度提高使SO2的溶解度快速下降。從圖7中可以看出，在15～70℃，隨著溫度的提高，NO的脫除效率也呈下降趨勢。

隨著反應(yīng)溫度的升高，NO分子運(yùn)動加劇，單位時間有效碰撞次數(shù)增大，這有助于NO的氧化。但是溫度升高時，NO在液相的溶解度會大大下降，當(dāng)溫度由20℃上升到70℃時，溶解度將下降50%以上，如表1所示。由于NO是氣相控制反應(yīng)，溶解度降低會嚴(yán)重影響其吸收，故溫度升高時NO脫除效率呈降低趨勢。

綜上所述，溫度升高都不利于SO2和NOx的脫除，而且對SO2脫除的影響更大。這是因?yàn)闊煔鉁囟鹊纳邥筍O2和NOx在吸收液中的溶解度下降，導(dǎo)致吸收效果變差。同時SO2的吸收反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度提高不利用反應(yīng)的進(jìn)行。

表1不同溫度條件下NO的溶解度

2．4煙氣含塵量

本實(shí)驗(yàn)中模擬煙氣流量為1L/min，NO的初始濃度為149～154mg/m3，SO2的初始濃度為1043～1093mg/m3，氧氣含量10%，在常溫和常壓下進(jìn)行。圖8、圖9分別給出了不同粉塵濃度下SO2以及NOx的脫除率隨反應(yīng)時間的變化情況。從圖中可以看出，隨著粉塵濃度以及反應(yīng)時間的增加，SO2以及NOx的脫除率呈下降趨勢。當(dāng)粉塵濃度從20mg/m3增至200mg/m3時，SO2脫除率從96%左右降至87%左右，NOx脫除率也從50%左右降至45%左右。

圖8粉塵濃度對SO2脫除的影響

圖9粉塵濃度對NOx脫除的影響

粉塵濃度的增加不利于SO2和NOx的吸收，特別是對SO2的吸收影響較大。進(jìn)入吸收塔的煙氣含塵濃度會影響脫硫效率，這主要是煙塵在一定程度上阻礙了SO2與脫硫劑的接觸。另外，煙塵中Al3+會與液相中的F－反應(yīng)生成氟化鋁絡(luò)合物，使脫硫效率降低;對NOx的吸收來講，煙塵在一定程度上阻礙了NO2與脫硫劑的接觸吸收，但是煙塵里所含有的金屬元素對NO的氧化有一定的促進(jìn)作用，所以隨著粉塵濃度的進(jìn)一步增加，NOx的脫除效率下降不明顯。一般要求煙氣含塵量控制在100mg/m3以下。

3結(jié)論

通過研究不同煙氣條件對KMnSO4復(fù)合NaOH溶液同時氧化吸收煙氣中SO2和NOx的影響特性，得出以下結(jié)論：

(1)煙氣流速增加會對SO2、NOx的吸收效果產(chǎn)生負(fù)面影響，且對NOx的脫除影響更大；

(2)煙氣中的氧氣含量對SO2吸收并無太大影響，但會一定程度上提高NOx的脫除率；

(3)反應(yīng)溫度的升高明顯不利于SO2和NOx的脫除，且對SO2脫除的影響更大。當(dāng)溫度從15℃升至70℃時，會使SO2脫除率降低15%以上;

(4)粉塵濃度對SO2脫除會有負(fù)面影響，當(dāng)粉塵濃度從20mg/m3增至200mg/m3時，SO2脫除率降低約10%。但是粉塵濃度增加對NOx的影響較小，只使其脫除率降低5%左右。