玻璃熔窯煙氣濕法聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)

蔣光梅，陳國梁，何義斌，郭 泉

（深圳市凱盛科技工程有限公司，深圳518054）

國內(nèi)外對煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)的研究方法有以下幾種：活性炭法［1］、WSA－SNOx工藝（即濕式洗滌并脫除 NOx）、脈沖電暈等離子體脫硫脫氮技術(shù)［2，3］、濕式 GFC（煙氣凈化技術(shù)）加金屬螯合物工藝［4－7］等。此課題即為濕式GFC（煙氣凈化技術(shù)）加金屬螯合物工藝。

目前濕法脫硫技術(shù)已在許多行業(yè)中得到應(yīng)用，但尚無濕法同時脫硫脫氮的技術(shù)應(yīng)用。隨著環(huán)保要求的提高，就玻璃行業(yè)而言，熔窯煙氣進行脫硫、脫氮處理已是必不可少。但玻璃行業(yè)與其他行業(yè)一樣，目前尚無濕法脫氮技術(shù)，因而開發(fā)濕法脫氮技術(shù)及工藝，采用濕法同時進行脫硫及脫氮，不僅是大氣污染治理技術(shù)發(fā)展的需要，對玻璃行業(yè)也很有實用意義。同時，此技術(shù)對于已建有濕法脫硫系統(tǒng)的企業(yè)（或其他行業(yè)）進行氮氧化物的治理也同樣具有重要作用——減少了工程改造成本，所以該技術(shù)的市場前景很好。

1 試 驗

1.1 試驗原理

用含二價鐵螯合物的碳酸鈉溶液洗滌煙氣，吸收液與二氧化硫和氮氧化物反應(yīng)，生成硫酸鈉，并釋放氮氣和二氧化碳，其化學(xué)反應(yīng)機理［8］如下

1.2 試驗儀器設(shè)備、材料

煙氣分析儀：配有 O2、NO、SO2、CO傳感器；

轉(zhuǎn)子流量計：80L／H，200L／H；

NO、SO2、N2混合鋼瓶氣（壓力10MPa，體積40L）（模擬玻璃熔窯煙氣成分，其中：NO濃度約為2 350 mg／m3，SO2濃度約為5 000mg／m3，N2為底氣）；

吸收溶液瓶：10L，1L；

架盤藥物天平：感量0.5g；

真空泵；

恒溫水浴；

空氣壓縮機。

1.3 實驗步驟

整個實驗過程分為吸收劑配方、吸收劑初始濃度配比的確定以及具體吸收條件的優(yōu)化選擇。

1.3.1 吸收劑配方設(shè)計

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理

吸收劑中應(yīng)加入適量的Fe·EDTA螯和物、Na2SO3、Na2CO3等，但考慮到市售的Fe·EDTA螯和物不僅價格貴，而且螯和鐵多為三價，失去吸收NO的作用。所以在實驗室中，我們采取現(xiàn)場配制的方法生成Fe（Ⅱ）·EDTA螯和物，這樣可以確保螯和物中的鐵為對吸收NO有作用的二價鐵。

1.3.2 吸收劑濃度初始配比的確定

由反應(yīng)式（4）、（5）、（6）可以看出：Na2CO3、Na2SO3、Fe（Ⅱ）·EDTA 的摩爾比為1∶1∶1。假設(shè)Fe（Ⅱ）· EDTA的初始濃度為0.1mol／L；Na2SO3的初始濃度相同取0.10mol／L（Na2SO3的消耗量和由Na2CO3吸收SO2生成的Na2SO3量基本平衡）；由于溶液中的Na2CO3處于不斷消耗的狀態(tài)，所以其濃度較高，取普通濕法脫硫溶液的初始濃度8%。此吸收液在常溫下測定的結(jié)果見表1。

表1 初始濃度的吸收劑在常溫下測定的結(jié)果

1.3.3 具體吸收條件的優(yōu)化選擇

因為影響SO2、NO吸收效果的因素較多，包括：溶液中的各組分的含量，pH值，吸收液的溫度，煙氣流量，吸收液的被氧化程度等。在確定了吸收劑的初始濃度后，經(jīng)過反復(fù)試驗，選定了合適的濃度、pH值范圍，然后再選定相應(yīng)的溫度和混合氣的流量范圍，制定了一個L9（34）正交實驗方案，實驗結(jié)果見表2。

表2 L9（34）正交實驗結(jié)果

考慮到溶液容易被氧化，但在實驗室又無法配制出含氧的混合煙氣，所以只能在吸收液中通入空氣來測試吸收液因被氧化而失去吸收效果的時間。（注：吸收液有效時間為經(jīng)吸收處理后煙氣中的SO2、NO濃度不超過現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 26453—2011《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》）規(guī)定排放濃度的時間。）

2 實驗結(jié)果與討論

由正交實驗結(jié)果可以看出：在4號實驗條件下對SO2、NO的吸收效果最佳，吸收液的有效時間也最長（可達15h，大大節(jié)約了試劑用量，降低了運行成本），而pH值在該實驗條件下的范圍內(nèi)波動對吸收效果基本上沒有影響。

該實驗在吸收液的配制上，采取現(xiàn)場配制的方法生成Fe（Ⅱ）·EDTA螯和物，確保了螯和物中的鐵為對吸收NO有作用的二價鐵。

在此實驗中，由于影響SO2、NO吸收效果的因素較多，包括：吸收液中各組分的濃度、pH值、溫度、煙氣流量、吸收液的被氧化程度等等。根據(jù)各個影響因素的重要程度，選擇了吸收劑濃度、pH值、溫度和煙氣流量作為因子，進行正交試驗，大大減少了實驗的工作量，提高了實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

3 結(jié)論和建議

實驗結(jié)果證明：用現(xiàn)配制的Fe（Ⅱ）·EDTA溶液作為吸收劑的絡(luò)合吸收法同時脫硫脫氮效果很好，硫氮脫除效率最高分別可以達到90%以上。

建議在實際工業(yè)應(yīng)用中，根據(jù)實際條件調(diào)整吸收方案，增加廢水循環(huán)處理系統(tǒng)及Fe·EDTA螯合物的回收利用，變廢為寶，避免對環(huán)境造成二次污染。

［1］ 孫 晶，徐 錚.活性炭材料在火電廠煙氣脫硫脫硝中的應(yīng)用［J］.電力環(huán)境保護，2008，24（2）：5－7.

［2］ 吳祖良，孫培德，李濟吾，等.電暈放電同時脫硫脫硝機理研究［J］.電站系統(tǒng)工程，2007，23（3）：1－3.

［3］ 趙君科，王保健，任先文，等.脈沖電暈等離子體煙氣脫硫脫硝中試裝置［J］.環(huán)境工程，2001，19（6）：43－45.

［4］ 程 瑛.濕式吸收法同時脫硫脫氮技術(shù)進展［J］.化工環(huán)保，26（3）：209－212.

［5］ 姚 強.潔凈煤技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：151－164.

［6］ 趙 娜，呂瑞濱.煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)的現(xiàn)狀與展望［J］.中國資源綜合利用，2011，29（10）：31－33.

［7］ Shi Y，Little join D，Chang S G.Kinetics of NOxAbsorption in Aqueous Iron（Ⅱ）Bis（2，3－din Ercapto－1－propane Sulfonate）Solutions Using a Stirred Reacter［J］.Industral and Engineering Chemistry Research，1996，35（5）：1668－1672.

［8］ 季學(xué)李.大氣污染控制工程［M］.上海：同濟大學(xué)出版社，1992.