一臺水浴壓力式脫硫脫硝除塵裝置使用狀況分析

曹凌燕

（山西省檢驗檢測中心(山西省標準計量技術研究院)，山西 太原 030012）

目前我國脫硫技術研究的方向較多，鍋爐采用的脫硫除塵方式主要分為濕式脫硫除塵和干式脫硫除塵，濕式脫硫除塵效率在90%以上，干式脫硫除塵效率在70%以上，如麻石噴淋、麻石水沖擊、陶瓷多管帶活性碳吸附式等。脫硝方法主要有（選擇性催化還原）SCR、（非選擇催化還原）SNCR、高分子脫硝技術HNCR 及SNCR+SCR 和HNCR+SCR 聯合煙氣脫硝技術，這些方法有些效率不理想，有些效率較高，但投資成本很高。

一般鍋爐的脫硫脫硝除塵系統在引風機的動力作用下，煙氣從一定高度下落，高速沖擊液面，形成水霧，大部分顆粒沉入水中，在除塵器分流器的作用下霧化氣流急速上行，液滴進一步碰撞、凝聚、形成水灰混合物，水灰混合物通過旋風葉輪而汽水分離。山西某公司一臺7 噸鍋爐使用火堿溶液脫硫脫硝，它是在儲存氫氧化鈉溶液箱體上接有全壓較大的引風機和鼓風機，用鼓風機給氫氧化鈉溶液上表面鼓入一定壓力的空氣，使氫氧化鈉溶液上表面形成一定壓力，引風機將煙氣引入到氫氧化鈉溶液塔體內，使煙氣中一部分二氧化硫與氫氧化鈉溶液混合，另一部分二氧化硫和一氧化氮上浮到氫氧化鈉溶液表面，一氧化氮遇到一定壓力空氣中的氧氣，迅速反應成為二氧化氮，氫氧化鈉溶液表面便聚集了二氧化硫和二氧化氮氣體；由于二氧化硫和二氧化氮的比重均比空氣的比重大，在一定壓力空氣作用下使二氧化硫和二氧化氮被壓回到氫氧化鈉溶液里與氫氧化鈉反應。煙氣中的氮氣和氧氣從氫氧化鈉溶液中上浮到溶液表面并與一定壓力空氣混合，然后從排氣管排出。在消除煙氣中的二氧化硫、二氧化氮的同時，也消除了煙氣中部分塵粒。如圖1 所示。

圖1 儲存氫氧化鈉溶液箱體結構

外箱體（10）內盛放堿液(14），所述箱體（10）內安裝集煙箱（11），底面設置有若干伸入堿液（14）內的排煙管（13）；外箱體（10）底部設置排污管（16）；集煙箱（11）頂部通過進煙管路（4） 與位于外箱體（10）外的引風機（3）出口連接，引風機（3）進口與除塵器（2）出口連接，除塵器（2）進口進入來自熱風爐的煙氣（1）；外箱體（10）頂部設置排氣管（7）和進空氣管（5），排氣管（7）上安裝調節閥（8），進空氣管（5）上安裝鼓風機（6）。

1 存在問題

經過一段時間使用，發現此裝置脫硫效果很好，可以達到環保要求。但脫硝率只有50%左右，于是采取了相應措施，增加鼓風量、增加NaOH 濃度等，均未見明顯成效。

2 問題分析

在實際工業生產運用中，堿液吸收過程所發生的反應很復雜。

（1）鍋爐在燃燒過程中所產生的氮的氧化物主要為NO 和NO2，當氣體中只含有NO 時，堿液幾乎對其無吸收；當氣體中只有NO2時，吸收效率大于80%。理論與實踐證明，在兩者的混合氣體中，隨NO2的含量增加，NO 的吸收效率會增強，當 NO 與NO2含量相近時，吸收率最高，此后 NO2比例繼續增加吸收率幾乎無明顯變化。

在鍋爐廢氣中，NO 占大約90%，雖然NO 的氧化反應在熱力學上可以自發進行，但由于反應速率較小，僅通過提高O2濃度，很難提高 NO 的氧化效率。

（2）COH-＜0.5 mol/L 時，NO 的吸收效率隨著COH-的增大有著顯著提高；當COH-＞0.5 mol/L，對NO 的吸收影響不大。當時為達到對NOx 較好的吸收效果，使用中提高NaOH 濃度，質量百分比濃度超過10%，不但沒有達到對NOx 較好的吸收效果，還出現了結晶現象。

（3）溫度較高時，堿液對NOx 的吸收減少，主要是NO 的吸收率下降，相比之下NO2的吸收率波動較小。

（4）有實驗表明NOx 濃度升高，堿液對NO 吸收率會提高，NOx 體積分數為600×10-6時，NO 的吸收效率比NO2高出近 30%，如表1。

表1 監測測試記錄表

3 建議

（1）可用氧化劑先將NOx 中的部分NO 氧化，以提高NOx 的氧化度后，再用堿液吸收。氧化劑有 O2、O3、Cl2等 氣 象 氧 化 劑 和 HNO3、KMnO4、NaClO2、NaClO、H2O2、KBrO3、K2Cr2O7等液相氧化劑。因硝酸氧化時成本較低，硝酸氧化-堿液吸收工藝國內已用于工業生產，其他氧化劑因成本高，目前很少采用。

（2）配加一定量的NO2，使得NO/NO2盡量接近 1 ∶ 1。

（3）為避免出現結晶，同時為了減少由于溶液黏度增大帶來的傳質阻力增大，將NaOH 溶度常保持在4%～6%。

（4）煤的含氮量一般為0.5%～2.5%，燃料NOx的形成可占生成總量的60%以上，燃料氮轉化為NOx 量主要取決于空氣過剩系數，空氣過剩系數降低，NOx 的生成量也降低。但如果常采用不完全燃燒，會降低燃燒率，導致燃料的浪費。

（5）企業在選擇煤種時還應考慮到氧、氮含量比，盡量選擇O/N 比值較小的。

公司考慮了這些建議，做了部分改進，經測試目前脫硝率已有很大提高。

4 總結

堿液吸收法廣泛用于我國的NOx 廢氣治理。其工藝流程和設備較簡單，還能將NOx 回收為有用的亞硝酸鹽磷硝酸鹽產品。但一般情況下吸收效率不高，其方法有待進一步探討和更新。