氮氧化物廢氣如何治理  常熟勝諾幫您完美詮釋

氮氧化物(NOx)是一種毒性很大的黃煙，不經(jīng)治理通過煙囪排放到大氣中，形成觸目的棕(紅)黃色煙霧，俗稱“黃龍”，在眾多廢氣治理中NOx難度****，是污染大氣的元兇。

如果得不到有效控制不僅對(duì)操作人員的身體健康與廠區(qū)環(huán)境危害極大，而且隨風(fēng)飄逸擴(kuò)散對(duì)周邊居民生活與生態(tài)環(huán)境造成公害。

專家預(yù)測(cè)，如不加強(qiáng)控制，到2010年以后氮氧化物將成為中國大氣污染的主要污染物，環(huán)保局今后將加強(qiáng)氮氧化物控制立法建設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)制訂工作，在修訂《大氣污染防治法》和污染源排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將氮氧化物控制作為重點(diǎn)內(nèi)容。

    一、工藝NOx治理目標(biāo)

蘭州金川科技園500t/a硝酸銀生產(chǎn)線，位于蘭州榆中和平經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，該開發(fā)區(qū)屬于蘭州市二類地區(qū)中的B區(qū)。尾氣排放需滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。國標(biāo)規(guī)定硝酸使用單位新污染源（二類地區(qū)）最高排放值小于等于240mg/m3，二類地區(qū)對(duì)應(yīng)二級(jí)排放速率：煙筒高度為15、20、30米時(shí)排放速率分別為：0.77kg/h 、 1.3kg/h、4.4kg/h；新修訂的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)中，有意向定為200mg/m3。所以，本裝置最終目標(biāo)要求為：NOx濃度排放值≤200mg/m3.（煙筒出口，以二氧化氮計(jì)）[2]。

二、工藝NOx排放特點(diǎn)及治理工藝選擇

2.1. 工藝NOx排放特點(diǎn)

在硝酸銀生產(chǎn)中，首先是將粗銀粉、銀錠或水碎銀粒用硝酸溶解生成硝酸銀溶液，在此過程中將會(huì)有大量的NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等有毒有害氣體產(chǎn)生^[3]，NO、N2O4、NO2居多，其中NO的占比達(dá)到80%以上，NOx濃度高、間歇性無組織排放，這是由于單釜周期性非連續(xù)生產(chǎn)所致，本生產(chǎn)線產(chǎn)能規(guī)模為500t/a硝酸銀。

2.2.NOx治理工藝選擇

項(xiàng)目組人員先后考察了國內(nèi)企業(yè)在用的堿液吸收工藝、酸性尿素吸收工藝、純氧氧化加水吸收工藝以及碳還原爐工藝技術(shù)^[4]。結(jié)合本企業(yè)NOx排放特點(diǎn)，在充分論證后決定采用碳還原處理NOx工藝。

氮氧化物處理裝置工藝對(duì)比表

 

序號(hào)	處理工藝	工藝優(yōu)點(diǎn)	工藝不足	尾氣排放， mg/m3	投資，萬元
1	酸性尿素還原工藝，四級(jí)串聯(lián)	1）耐腐蝕，裝置為pp材質(zhì) 2）原料易購、 3）無廢水廢渣產(chǎn)生	1）裝置價(jià)格較高，一次性投入大。 2）北方地區(qū)冬季需注意防凍保溫（pp材質(zhì)不耐寒）。 3）成本相對(duì)偏高，年運(yùn)行費(fèi)用約 15萬元	≤200	250
2	堿液噴淋吸收塔工藝，三級(jí)串聯(lián)	1）耐腐蝕，玻璃鋼材質(zhì) 2）原料易購成本低，年運(yùn)行費(fèi)用約10萬元	1） 裝置占地面積大 2）產(chǎn)生廢水廢渣，需二次處理 3）操作彈性小 4）對(duì)于高濃度NOx的治理需補(bǔ)充空氣加以稀釋	≤240	120
3	尿素+堿液三級(jí)串聯(lián)噴淋吸收	1）耐腐蝕，玻璃鋼材質(zhì) 2）原料易購，成本低，年運(yùn)行費(fèi)用約12萬元	1） 裝置占地面積大 2）產(chǎn)生廢水廢渣，需二次處理 3）操作彈性小 4）對(duì)于高濃度NOx的治理需補(bǔ)充空氣加以稀釋	≤240	130
4	純氧氧化，純水+堿液噴淋吸收	原料易購成本低，年運(yùn)行費(fèi)用約10萬元	1） 裝置占地面積大 2）產(chǎn)生廢水廢渣，需二次處理 3）操作彈性小	≤240
5	熾熱碳還原	1）工藝簡單，占地面積小， 2）無動(dòng)力消耗 3）裝置操作彈性大，操作簡單 4）無二次污染物產(chǎn)生。 5）原料易購成本低，年運(yùn)行費(fèi)用約10萬元	裝置適用范圍較窄，對(duì)于低濃度、大氣量NOx廢氣處理而言，運(yùn)行成本增加較大	≤200	95

注：成本計(jì)算是針對(duì)本企業(yè)硝酸銀生產(chǎn)線產(chǎn)能規(guī)模條件，未考慮人工、水電消耗及二次處理費(fèi)用

2.3.碳還原爐處理NOx工藝流程介紹

              ↑冷凝酸水回溶解反應(yīng)釜

NOx→熱管冷凝器去除酸霧→干燥NOx進(jìn)入碳還原爐底部腔室→在煙筒熱風(fēng)拔力作用下，NOx穿過熾熱碳層被還原成N2和CO2后排空。

熾熱碳還原NOx反應(yīng)原理：2NO+C=N2+CO2，2NO2+2C=N2+2CO2

2.4.碳還原爐設(shè)計(jì)介紹

依據(jù)每批次硝酸銀生產(chǎn)中銀粉的投入量、加酸速度和加酸量，可計(jì)算出NOx（以NO2計(jì)）的理論產(chǎn)出量，倒出工況條件下NO2的濃度和排放速率，為爐子設(shè)計(jì)提供參考。如圖：設(shè)備主體材質(zhì)為304不銹鋼，內(nèi)襯耐火磚，煙筒及冷卻水夾套材質(zhì)為304不銹鋼，煙筒直徑DN300mm，夾套直徑DN400mm，夾套高度1600mm，爐子直徑DN1600mm，高度3200mm，碳還原層篦子有效直徑1000mm，篦子高度800mm，NOx入口直徑DN 200mm，入口高度500mm.

 

 

2.5.碳還原爐主要工藝技術(shù)參數(shù)

     碳還原爐入口NOx最高濃度：4.5萬mg/m3；

     碳層厚度：300-400mm；

     反應(yīng)溫度：550-900℃；

 循環(huán)冷卻水入口溫度：25℃；

 循環(huán)冷卻水出口溫度：55℃；

 碳消耗量：120-150Kg/d;

 煙筒出口廢氣NOx****檢測(cè)值：229 mg/m3；

煙筒出口廢氣NOx平均檢測(cè)值：189.7 mg/m3；

煙筒出口廢氣NOx平均排放速率：0.1kg/h；

三、 結(jié)果與討論

3.1. 試生產(chǎn)情況介紹

蘭州金川科技園500t/a硝酸銀生產(chǎn)線，于2013年8月15日組織帶料試生產(chǎn)，在全體積為2.5立方的復(fù)合鈦反應(yīng)釜內(nèi)，先加入純水底液350升，單批次投入3#粗銀粉1000公斤，硝酸溶解銀粉時(shí)間4小時(shí)，水解時(shí)間8小時(shí)，碳還原爐提前1小時(shí)點(diǎn)火升溫至550度以上，還原爐單批次生產(chǎn)周期內(nèi)開啟時(shí)間14小時(shí)后封火。由環(huán)保部門NOx檢測(cè)人員每隔一小時(shí)在煙筒高度的三分之二處取樣檢測(cè)。

3.2. NOx檢測(cè)結(jié)果

2013年9月4日，該裝置使用NOx監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)結(jié)果如下表：

硝酸銀生產(chǎn)線碳還原爐廢氣監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表
監(jiān)測(cè)點(diǎn)位	工  況		監(jiān)測(cè)時(shí)間	監(jiān)測(cè)項(xiàng)目		監(jiān)測(cè)結(jié)果										排放標(biāo)準(zhǔn)	結(jié)果評(píng)價(jià)
	設(shè)計(jì)處理能力（kg/h）	溶解釜硝酸加入量				1	2	3	4	5	6	7	8	9	均值
硝酸銀生產(chǎn)線碳還原爐廢氣出口	65	13:30加入40L   13:40-14:20間隔10min加入20L	2013-9-4 13:30-14:20 間隔1min	氮氧化物	排放濃度（mg/m3）	208.89	170.59	216.148	194.362	152.76	195.76	185.462	189.08	194.361	189.71	240	達(dá)標(biāo)
					排放速率 kg/h）	0.1	0.1	0.1	0.1	0.05	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	1.3	達(dá)標(biāo)
			2013-9-4 13:30-14:20 間隔2min		排放濃度（mg/m3）	175.61	228.43	152.505	193.768	136	220.18	135.852	206.97	/	181.16	240	達(dá)標(biāo)
					排放速率 （kg/h）	0.05	0.1	0.05	0.1	0.05	0.1	0.05	0.1	/	0.1	1.3	達(dá)標(biāo)
注：1、項(xiàng)目環(huán)評(píng)報(bào)告中要求熾熱碳還原法處理后經(jīng)30米排氣筒排放、處理效率大于80%、氮氧化物排放量為7.2t/a；實(shí)際排氣筒高度為20米，參照環(huán)評(píng)與《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）中氮氧化物排放濃度為240mg/m3、排放速率為1.3kg/h；     2、工況條件：排氣筒截面積0.07m2、風(fēng)量444干N m3/h、流速5.2m/s。

裝置運(yùn)行檢測(cè)結(jié)果表明：NOx濃度最高值為229mg/m3,最小值為129mg/m3，平均值189.71mg/m3；