摘要:綜述了目前國(guó)內(nèi)外開發(fā)的濕法煙氣脫硫、脫硝一體化技術(shù)中對(duì)脫硝吸收劑的研究現(xiàn)狀,主要介紹了亞氯酸鈉、過氧化氫、高錳酸鉀、亞鐵絡(luò)合物、鈷絡(luò)合物以及尿素、亞硫酸銨。分析了各種吸收劑的優(yōu)缺點(diǎn),并對(duì)濕法脫硝吸收劑的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞:濕法煙氣脫硫,脫硝,吸收劑

煙氣脫硫、脫氮是控制煤燃燒產(chǎn)物SO2 和NOx 的重要方法之一,基于目前我國(guó)濕法煙氣脫硫技術(shù)廣泛應(yīng)用的現(xiàn)狀,開發(fā)與濕法脫硫相結(jié)合的濕法協(xié)同脫硝技術(shù)具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景[ 1 ] 。由于煙氣中95%的NOx 是以溶解度很低的NO形式存在, 所以在濕法吸收過程中如何提高NOx 的氧化度,是濕法同時(shí)脫硫、脫硝技術(shù)的關(guān)鍵。目前,根據(jù)對(duì)NO 的處理方式不同,可將煙氣脫硝吸收反應(yīng)主要分為氧化吸收、絡(luò)合吸收及還原吸收三類。

1　氧化吸收

氧化吸收首先將NO 氧化成NO2 , 從而提高 NOx 的氧化度,再用堿液吸收。目前研究較多的強(qiáng)氧化劑有NaClO2、ClO2、HClO3、KMnO4 等[ 2 - 3 ] 。

1. 1　亞氯酸鈉

NaClO2 為白色晶體或結(jié)晶狀粉末,具有很強(qiáng)的氧化性。在國(guó)外,NaClO2 常常被用來與酸或堿共同去除NOx ,通常的做法是在凈化系統(tǒng)中加入堿性吸收液以去除NO和NO2。

NaClO2 溶液濕法脫除NOx 的反應(yīng)比較復(fù)雜,許多學(xué)者認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)是氣膜控制的吸收氧化反應(yīng), NOx 要通過N2O3 和N2O4 的水解而被吸收。NO可以在水溶液中被NaClO2 氧化。在該反應(yīng)過程中, NO被氧化成NO- 3 ,而ClO- 2 轉(zhuǎn)化為Cl- 、ClO- 。推測(cè)堿性溶液中的反應(yīng)式如下[ 4 ] :

對(duì)NaClO2 脫硝的研究目前主要是針對(duì)不同濃度的NaClO2、NaOH混合溶液對(duì)NO的吸收率,也有研究者用NaClO2 進(jìn)行了同時(shí)脫硫、脫硝試驗(yàn)。

研究表明[ 5 ] ,加大NaClO2 濃度能提高NOx 的去除率,其中大約14%的去除率來自于水, 80%來自NaClO2 溶液的吸收。加入低濃度的NaOH溶液即可提高對(duì)NOx 的吸收率。常規(guī)FGD 系統(tǒng)的pH 值一般控制在5～6之間, Adewuyi[ 6 ]等在吸收液中添加Na2HPO4 和K2HPO4 緩沖溶液,將吸收液的pH 值提高到6～7,從而達(dá)到最佳的脫硝效率。

NaClO2 同時(shí)脫硫、脫硝工藝對(duì)SO2 和NOx 的脫除率均較高,能與濕法脫硫工藝有效地結(jié)合起來,簡(jiǎn)單易行。但是,此工藝也存在一些問題:煙氣中SO2 和NOx 的含量不同對(duì)兩者脫除率有很大影響,會(huì)降低脫硝效率;在嚴(yán)格的操作條件下,各種影響因素對(duì)待處理煙氣的要求也較高;生成物復(fù)雜,不易進(jìn)行二次利用,處理過程中容易產(chǎn)生二次污染,生成有毒氣體,腐蝕設(shè)備。

1. 2　過氧化氫

在酸性條件下, H2 O2 具有較強(qiáng)的氧化性,可將 NO氧化成NO2 和水,氧化電位為+ 1. 77V。

David Gray等[ 7 ]的研究結(jié)果表明,同相反應(yīng)速率較慢,若采用較高濃度的H2O2 溶液且利用微粒的表面作接觸面,可以促進(jìn)氧化反應(yīng)的進(jìn)行。佛羅里達(dá)大學(xué)研究了將H2 O2 噴射到煙氣流中,與后面典型濕式洗滌器聯(lián)合脫除NOx 的工藝。Jordan M. Haywood[ 8 ]對(duì)此工藝進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)可行性分析表明, H2 O2 /NO摩爾比是工藝經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素,在摩爾比為1. 37時(shí), H2 O2 噴射工藝作為SCR法的替代工藝具有經(jīng)濟(jì)可行性。

H2 O2 氧化無副產(chǎn)物,但其本身不穩(wěn)定,易分解, 在加熱或攪拌作用下,分解速度加快。葉向高[ 9 ]研究了20 ℃、101. 325 kPa條件下, 1. 5% ～5. 0%H2 O2 溶液的分解特性,結(jié)果表明: H2 O2 濃度越高,分解的絕對(duì)量越大,酸度愈強(qiáng)對(duì)抑制H2 O2 的分解愈有益; 每天連續(xù)攪拌4 h的H2 O2 分解速度與自然分解一天的速度相差不多。為了減少H2 O2 的分解,可在吸收液中加入適量的穩(wěn)定劑。