一台水浴压力式脱硫脱硝除尘装置使用状况分析

曹凌燕

（山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究院)，山西 太原 030012）

目前我国脱硫技术研究的方向较多，锅炉采用的脱硫除尘方式主要分为湿式脱硫除尘和干式脱硫除尘，湿式脱硫除尘效率在90%以上，干式脱硫除尘效率在70%以上，如麻石喷淋、麻石水冲击、陶瓷多管带活性碳吸附式等。脱硝方法主要有（选择性催化还原）SCR、（非选择催化还原）SNCR、高分子脱硝技术HNCR 及SNCR+SCR 和HNCR+SCR 联合烟气脱硝技术，这些方法有些效率不理想，有些效率较高，但投资成本很高。

一般锅炉的脱硫脱硝除尘系统在引风机的动力作用下，烟气从一定高度下落，高速冲击液面，形成水雾，大部分颗粒沉入水中，在除尘器分流器的作用下雾化气流急速上行，液滴进一步碰撞、凝聚、形成水灰混合物，水灰混合物通过旋风叶轮而汽水分离。山西某公司一台7 吨锅炉使用火碱溶液脱硫脱硝，它是在储存氢氧化钠溶液箱体上接有全压较大的引风机和鼓风机，用鼓风机给氢氧化钠溶液上表面鼓入一定压力的空气，使氢氧化钠溶液上表面形成一定压力，引风机将烟气引入到氢氧化钠溶液塔体内，使烟气中一部分二氧化硫与氢氧化钠溶液混合，另一部分二氧化硫和一氧化氮上浮到氢氧化钠溶液表面，一氧化氮遇到一定压力空气中的氧气，迅速反应成为二氧化氮，氢氧化钠溶液表面便聚集了二氧化硫和二氧化氮气体；由于二氧化硫和二氧化氮的比重均比空气的比重大，在一定压力空气作用下使二氧化硫和二氧化氮被压回到氢氧化钠溶液里与氢氧化钠反应。烟气中的氮气和氧气从氢氧化钠溶液中上浮到溶液表面并与一定压力空气混合，然后从排气管排出。在消除烟气中的二氧化硫、二氧化氮的同时，也消除了烟气中部分尘粒。如图1 所示。

图1 储存氢氧化钠溶液箱体结构

外箱体（10）内盛放碱液(14），所述箱体（10）内安装集烟箱（11），底面设置有若干伸入碱液（14）内的排烟管（13）；外箱体（10）底部设置排污管（16）；集烟箱（11）顶部通过进烟管路（4） 与位于外箱体（10）外的引风机（3）出口连接，引风机（3）进口与除尘器（2）出口连接，除尘器（2）进口进入来自热风炉的烟气（1）；外箱体（10）顶部设置排气管（7）和进空气管（5），排气管（7）上安装调节阀（8），进空气管（5）上安装鼓风机（6）。

1 存在问题

经过一段时间使用，发现此装置脱硫效果很好，可以达到环保要求。但脱硝率只有50%左右，于是采取了相应措施，增加鼓风量、增加NaOH 浓度等，均未见明显成效。

2 问题分析

在实际工业生产运用中，碱液吸收过程所发生的反应很复杂。

（1）锅炉在燃烧过程中所产生的氮的氧化物主要为NO 和NO2，当气体中只含有NO 时，碱液几乎对其无吸收；当气体中只有NO2时，吸收效率大于80%。理论与实践证明，在两者的混合气体中，随NO2的含量增加，NO 的吸收效率会增强，当 NO 与NO2含量相近时，吸收率最高，此后 NO2比例继续增加吸收率几乎无明显变化。

在锅炉废气中，NO 占大约90%，虽然NO 的氧化反应在热力学上可以自发进行，但由于反应速率较小，仅通过提高O2浓度，很难提高 NO 的氧化效率。

（2）COH-＜0.5 mol/L 时，NO 的吸收效率随着COH-的增大有着显著提高；当COH-＞0.5 mol/L，对NO 的吸收影响不大。当时为达到对NOx 较好的吸收效果，使用中提高NaOH 浓度，质量百分比浓度超过10%，不但没有达到对NOx 较好的吸收效果，还出现了结晶现象。

（3）温度较高时，碱液对NOx 的吸收减少，主要是NO 的吸收率下降，相比之下NO2的吸收率波动较小。

（4）有实验表明NOx 浓度升高，碱液对NO 吸收率会提高，NOx 体积分数为600×10-6时，NO 的吸收效率比NO2高出近 30%，如表1。

表1 监测测试记录表

3 建议

（1）可用氧化剂先将NOx 中的部分NO 氧化，以提高NOx 的氧化度后，再用碱液吸收。氧化剂有 O2、O3、Cl2等 气 象 氧 化 剂 和 HNO3、KMnO4、NaClO2、NaClO、H2O2、KBrO3、K2Cr2O7等液相氧化剂。因硝酸氧化时成本较低，硝酸氧化-碱液吸收工艺国内已用于工业生产，其他氧化剂因成本高，目前很少采用。

（2）配加一定量的NO2，使得NO/NO2尽量接近 1 ∶ 1。

（3）为避免出现结晶，同时为了减少由于溶液黏度增大带来的传质阻力增大，将NaOH 溶度常保持在4%～6%。

（4）煤的含氮量一般为0.5%～2.5%，燃料NOx的形成可占生成总量的60%以上，燃料氮转化为NOx 量主要取决于空气过剩系数，空气过剩系数降低，NOx 的生成量也降低。但如果常采用不完全燃烧，会降低燃烧率，导致燃料的浪费。

（5）企业在选择煤种时还应考虑到氧、氮含量比，尽量选择O/N 比值较小的。

公司考虑了这些建议，做了部分改进，经测试目前脱硝率已有很大提高。

4 总结

碱液吸收法广泛用于我国的NOx 废气治理。其工艺流程和设备较简单，还能将NOx 回收为有用的亚硝酸盐磷硝酸盐产品。但一般情况下吸收效率不高，其方法有待进一步探讨和更新。