氮氧化物(NOx)是一種毒性很大的黃煙，不經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操作人員的身體健康與廠區環境危害極大，而且隨風飄逸擴散對周邊居民生活與生態環境造成公害。
專家預測，如不加強控制，到2010年以后氮氧化物將成為中國大氣污染的主要污染物，環保局今后將加強氮氧化物控制立法建設和標準制訂工作，在修訂《大氣污染防治法》和污染源排放標準時，將氮氧化物控制作為重點內容。
一、工藝NOx治理目標
蘭州金川科技園500t/a硝酸銀生產線，位于蘭州榆中和平經濟開發區，該開發區屬于蘭州市二類地區中的B區。尾氣排放需滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）中的二級標準。國標規定硝酸使用單位新污染源（二類地區）最高排放值小于等于240mg/m3，二類地區對應二級排放速率：煙筒高度為15、20、30米時排放速率分別為：0.77kg/h 、 1.3kg/h、4.4kg/h；新修訂的NOx排放標準中，有意向定為200mg/m3。所以，本裝置最終目標要求為：NOx濃度排放值≤200mg/m3.（煙筒出口，以二氧化氮計）[2]。
二、工藝NOx排放特點及治理工藝選擇
2.1. 工藝NOx排放特點
在硝酸銀生產中，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，在此過程中將會有大量的NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等有毒有害氣體產生[3]，NO、N2O4、NO2居多，其中NO的占比達到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生產所致，本生產線產能規模為500t/a硝酸銀。
2.2.NOx治理工藝選擇
項目組人員先后考察了國內企業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[4]。結合本企業NOx排放特點，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比表
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序號 |
處理工藝 |
工藝優點 |
工藝不足 |
尾氣排放， mg/m3 |
投資，萬元 |
|
1 |
酸性尿素還原工藝，四級串聯 |
1）耐腐蝕，裝置為pp材質
2）原料易購、
3）無廢水廢渣產生 |
1）裝置價格較高，一次性投入大。
2）北方地區冬季需注意防凍保溫（pp材質不耐寒）。
3）成本相對偏高，年運行費用約
15萬元 |
≤200 |
250 |
|
2 |
堿液噴淋吸收塔工藝，三級串聯 |
1）耐腐蝕，玻璃鋼材質
2）原料易購成本低，年運行費用約10萬元 |
1） 裝置占地面積大
2）產生廢水廢渣，需二次處理
3）操作彈性小
4）對于高濃度NOx的治理需補充空氣加以稀釋 |
≤240 |
120 |
|
3 |
尿素+堿液三級串聯噴淋吸收 |
1）耐腐蝕，玻璃鋼材質
2）原料易購，成本低，年運行費用約12萬元 |
1） 裝置占地面積大
2）產生廢水廢渣，需二次處理
3）操作彈性小
4）對于高濃度NOx的治理需補充空氣加以稀釋 |
≤240 |
130 |
|
4 |
純氧氧化，純水+堿液噴淋吸收 |
原料易購成本低，年運行費用約10萬元 |
1） 裝置占地面積大
2）產生廢水廢渣，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）無動力消耗
3）裝置操作彈性大，操作簡單
4）無二次污染物產生。
5）原料易購成本低，年運行費用約10萬元 |
裝置適用范圍較窄，對于低濃度、大氣量NOx廢氣處理而言，運行成本增加較大 |
≤200 |
95 |
注：成本計算是針對本企業硝酸銀生產線產能規模條件，未考慮人工、水電消耗及二次處理費用
2.3.碳還原爐處理NOx工藝流程介紹
↑冷凝酸水回溶解反應釜
NOx→熱管冷凝器去除酸霧→干燥NOx進入碳還原爐底部腔室→在煙筒熱風拔力作用下，NOx穿過熾熱碳層被還原成N2和CO2后排空。
熾熱碳還原NOx反應原理：2NO+C=N2+CO2，2NO2+2C=N2+2CO2
2.4.碳還原爐設計介紹
依據每批次硝酸銀生產中銀粉的投入量、加酸速度和加酸量，可計算出NOx（以NO2計）的理論產出量，倒出工況條件下NO2的濃度和排放速率，為爐子設計提供參考。如圖：設備主體材質為304不銹鋼，內襯耐火磚，煙筒及冷卻水夾套材質為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參數
碳還原爐入口NOx最高濃度：4.5萬mg/m3；
碳層厚度：300-400mm；
反應溫度：550-900℃；
循環冷卻水入口溫度：25℃；
循環冷卻水出口溫度：55℃；
碳消耗量：120-150Kg/d;
煙筒出口廢氣NOx****檢測值：229 mg/m3；
煙筒出口廢氣NOx平均檢測值：189.7 mg/m3；
煙筒出口廢氣NOx平均排放速率：0.1kg/h；
三、 結果與討論
, 3.1. 試生產情況介紹
蘭州金川科技園500t/a硝酸銀生產線，于2013年8月15日組織帶料試生產，在全體積為2.5立方的復合鈦反應釜內，先加入純水底液350升，單批次投入3#粗銀粉1000公斤，硝酸溶解銀粉時間4小時，水解時間8小時，碳還原爐提前1小時點火升溫至550度以上，還原爐單批次生產周期內開啟時間14小時后封火。由環保部門NOx檢測人員每隔一小時在煙筒高度的三分之二處取樣檢測。
3.2. NOx檢測結果
2013年9月4日，該裝置使用NOx監測儀監測結果如下表：
|
硝酸銀生產線碳還原爐廢氣監測結果統計表 |
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監測點位 |
工 況 |
監測時間 |
監測項目 |
監測結果 |
排放標準 |
結果評價 |
|
設計處理能力（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 |
達標 |
|
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 |
達標 |
|
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 |
達標 |
|
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 |
達標 |
|
注：1、項目環評報告中要求熾熱碳還原法處理后經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；實際排氣筒高度為20米，參照環評與《大氣污染物綜合排放標準》（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、風量444干N m3/h、流速5.2m/s。 |
裝置運行檢測結果表明：NOx濃度最高值為229mg/m3,最小值為129mg/m3，平均值189.71mg/m3；
