湿式氧化法脱除燃煤烟气中多污染物的研究进展.pdf

第 l 6期 韩育宏， 等 湿式氧化法脱除燃煤烟气中多污染物的研究进展 5 3 湿式氧化法脱除燃煤烟气 中多污染物的研究进展 韩育宏， 贾鹏英 河北大学 物理科学与技术学院， 河北 保定0 7 1 0 0 2 摘要 燃煤烟气排放的大量气态污染物危害严重， 分级治理系统庞大、 投资昂贵。湿式脱硫法 目前应用广泛， 在此基础上加以改进开发 同时脱硫脱硝脱汞技术具有必要性和可行性。扼要 总结 了国内外湿式氧化法在烟气 中 s 0 2 、 N0和 H g 脱除方面 的研究概 况， 包括次氯 酸盐氧化 法、 过硫酸氧化法 、 Hz 0 氧化法 。介绍 了各方法的研究现状 、 特点 、 存在 问题等 ， 为该 方法实现 更高效 的烟气 净化效率提 供参 考。 关键词 烟气净化 ； 湿式氧化法 ； 次氯酸盐 ； 过硫酸盐 ； H 2 0 2 中图分 类号 X 7 0 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 80 2 1 X 2 0 1 6 1 6 0 0 5 30 2 W e t Ox i da t i o n Te c hn o l o g y f o r M u l t i p o l l u t a nt Pu r i fic a t i o n i n Co a l Fi r e d Fl u e Ga s Ha n Y u h o n g， J i a Pe n g y i n g S c h o o l o f P h y s i c s S c i e n c e a n d t e c h n o l o g y ， H e b e i U n i v e r s i t y ， B a o d i n g 0 7 1 0 0 2 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e g a s e o u s p o l l u t a n t s e x h a u s t e d f r o m c o a l c o mb u s t i o n h a v e b r o u g h t s e rio u s h a r m．T h e s y s t e m i s b u l k y a n d t h e c o s t i s e x p e n s i v e wh e n t r e a t e d i n d i v i d u a l l y ． F r o m t h e b a s i s o f we t f u e l g a s d e s u l p h u r i z a t i 0 n，w h i c h a p p l i e s e x t e n s i v e l y i n o u r c o u n t r y ， t h e r e w i l l b e a g r e a t n e c e s s i t y a n d f e a s i b i l i t y i n d e v e l o p i n g t h e c o r r e s p o n d i n g w a y o f s i mu l t a n e o u s r e mo v a l i n we t p r o c e s s ． T h e p a p e r ma i n l y d e s c ri b e s s e v e r a l t y p i c al o x i d a t i o n p r o c e s s e s f o r s i mu h a n e o u s r e mo v a l o f S O2 ，NO a n d Hg i n we t p r o c e s s ．I t i n c l u d e s p y p o c h o l o r i d e，p e r s u l f a t e a n d H2 O2 ．Al s o，t h e r e s e a r c h s t a t u s a n d c h a r a c t e ri s t i c s o f e a c h me t h o d a r e s u mma r i z e d ．T h e e x i s t i n g p r o b l e ms a r e a n a l y z e d ． Mo r e w o r k n e e d t o b e d o n e i n r e ali z i n g h i g h e r p u ri fi c a t i o n e ffic i e n c y ． K e y wo r d s fl u e g a s p u ri fic a t i o n； w e t o x i d a t i o n； p y p o c h o l o r i d e ； p e r s u l f a t e； H2 O2 以煤炭为主的能源结构支撑了我国经济的高速发展 ， 同时 也引发了一系列的环境污染问题。我 国最大的燃煤工业是火 电厂 ， 燃煤烟气排放量大且成分复杂， 对燃煤电厂烟气中污染 物 S O 、 N O和 H g 。 排放的控制， 是我国乃至世界环保领域急需 解决的问题之一。目前， 国内外工业上应用最为成熟的方法为 湿式石灰石脱硫 、 选择性催化还原法脱硝和活性炭注入法脱 汞。这种分级处理方案系统复杂 、 能耗及运行成本高。因此， 如何将烟气净化过程从分级单一控制发展到多污染物同时脱 除成为研究热点。 在各种同时脱除工艺 中， 湿式氧化方法工艺简单， 是 目前 研究最为广泛的方法， 具有较好的工业应用前景。湿式氧化法 关键在于迅速将 N O和 H g 氧化为可溶的 N O 和 H g “， 按照液 相 中氧化剂 的种类 可 以分 为 K Mn O 氧化 法 、 氯系 氧化剂 氧化 法、 过硫酸氧化法、 超价金属氧化物氧化法、 H O 氧化法。其中 N a C 1 0 ， K F e O 虽然氧化能力很强， 但价格昂贵 ， 且引发二次环 境污染， 工业应用受到限制。所以本文主要对经济上适宜工业 应用的次氯酸盐、 过硫酸盐、 H O 湿式氧化法烟气净化进行分 类论述 ， 提出展望。 1 次氯酸盐氧化法 氯系氧化剂同时脱除多污染物是近年来发展起来 的一种 燃煤烟气净化工艺， 考虑到经济性和脱硝效率， 选择廉价的次 氯酸盐。 “u等在鼓泡反应器中使用 K C I O氧化去除 H g ⋯， 发现酸 性环境下 H g 的去除效率更高， 高温抑制 H g 的吸收。Mo n d al 等使用 N a C 1 0作为吸收剂同时脱硫脱硝 ， 最大脱除效率高达 1 0 0 ％和 9 2 ％。 为了得到更好 的脱除效果， N a C 1 0可与其他试剂联合。 Z h a o 等 和潘理黎等 分别在鼓泡反应器和喷淋装置内使用 N a C 1 0 ／ N a C 1 0 复合吸收剂进行了同时脱硫脱硝的实验， 得到了 较好 的脱 除效果 ， 复合吸收剂成本 比单纯使用 N a C 1 0 要低。 李颖等在旋转喷雾 吸收塔模 型上开展 了混合液 N a C 1 0 ／ C a O H 脱除烧结烟气中的s 0 和 N O的实验研究 ， 脱除效率 分别达 9 8 ％和 6 0 ％以上。 2 过硫酸盐氧化法 过硫酸盐 s O ； 一 在水溶液中具有强氧化性， 但一般条件下 反应缓慢。为加快反应速率 ， 可用热、 光或金属催化剂激活。 当被激活时， 过硫酸根可产生硫酸盐 自由基。这些特点使过硫 酸盐可在湿式洗涤器中氧化处理烟气中污染物。 A d e w u y i 等 在鼓泡反应器中利用 N a S O 。 水溶液吸收氧 化 N O， 结果表明过硫酸钠溶液去除 N O是可行的， 脱除效率高 达 9 2 ％。在此研究基础上， A d e w u y i 等 用温度激活 N a 2 S 2 O 8 溶液同时吸收氧化烟气中的 N O和 S O 。烟气中存在 S O 时明 显增加了 N O的脱除且 s O 几乎完全脱除， 最佳 p H范围为 6 ． 5 ～ 8 ． 5 。L i u等 模拟尿素湿法脱硫装置， 使用高温激活的过硫 收稿 日期 2 0 1 6 0 6 0 2 基金项 目 河北省自然科学基金 A 2 0 1 6 2 0 1 0 4 2 作者简介 韩育宏 1 9 8 2 一 ， 女， 河北唐山人 ， 河北大学讲师， 主要从事燃煤烟气净化研究。 5 4 山东化工 S H A N D 0 N G C H E M I C A L I N D U S T R Y 2 0 1 6年第 4 5卷 酸氨脱除烟气中的 H g ， n S o 的脱除效率显著改善 ， 监测了反应 产物和 自由基， 揭示了反应机理和路径。 不同p H条件下， 过硫酸盐的形态分布也不同， 在酸性条件 下以硫酸根 自由基为主， 在碱性条件下以 O H为主。过硫酸 盐在碱性条件下可生成 H 0 ， 二者可发生链式反应并组成复合 氧化剂。Z h a o 等 使用气化的 H O ／ N a 2 S 2 0 多组分氧化剂进 行了脱除烟气中H g 的研究 ， 最优条件下 s O 、 N 0和 H g 的脱 除效率分别为 1 0 0 ％， 8 3 ． 2 ％和 9 1 ． 5 ％。 G a o X u c h e n等 利用鼓泡反应器向 N a 2 S 0 溶液中添加 Fe “ 、F e 0 和 H 0 进行了烟气脱硝的实验研究。研究表明， 高温下 F e “和 F e ， 0 能激活 N a S 0 产生硫酸根 自由基 ， 提高 脱硝效率 ； H 0 不能对 N a S 0 起到活化作用， 只是作为一种 强氧化剂提高了脱除效率。 3 H 2 0 2 氧化法 H 0 不仅价格低廉而且环境友好。近年来 ， 很多学者采 用 H 0 对烟气净化进行了研究。为提高脱除效率， 可与其他 试剂或手段联合 ， 或加入催化剂等。 刘杨先等 “ 利用 u V ／ H 0 方法进行了同时脱除燃煤烟气 中s 0 和 N O的实验研究。研究发现 u V和 H 0 之间存在重 要的协同效应， s 0 和 N O氧化脱除的过程中 O H氧化作用占 主导， 其次才是 H 0 。在此技术上， L i u又进行了脱汞研究 ， 2 5 4 n m是 u V的最佳波长， 通过 H O ， O H， O， O 和 u V光 致激发， H g u 被氧化为 H g 2 。 为增强氧化能力， 可添加可溶性催化剂， 构成 F e n t o n体系。 G u o 等 利用 F e S O ／ H O 反应进行了脱除 N 0的研究 ， 发现 该气液反应为液膜控制， N O氧化脱除效率受 p H值影响很大。 Z h a o 等” 使用铁离子和 H O 混合液吸收脱除 s 0 和 N O， 脱 除效率分别为 1 0 0 ％和9 0 ％以上。L i u 1 5 ] 等使用类 F e n t o n溶液 进行烟气净化， F e ”， C u 2 作为催化剂的条件下， 脱汞脱硫脱硝 的效率分别达到 1 0 0 ％， 1 0 0 ％， 8 5 ． 3 ％和 1 0 0 ％， 1 0 0 ％ ， 7 5 ． 3 ％。 捕获测量了 O H， 其为氧化作用的首要物种。 为方便催化剂分离回收， Z h o u等 采用共沉淀法分别制 备一系列掺杂 、 c u的F e O 催化剂进行了非均相类 F e n t o n 反 应脱汞的实验研究。发现 、 c u掺杂后的催化剂具有较高的催 化活性， 实验中 H g 脱除率保持在9 0 ％以上。反应后的催化剂 通过磁力分选， 使用 35个周期性能仍稳定。 H O 在 6 0 2 会剧烈分解， 工业烟气一般温度较高， 所以需 要对烟道气进行降温处理 ， 投资费用较高， 离工业化还有一定 差距 。 4结论 湿法烟气脱硫、 选择性催化还原脱硝和活性炭喷射法脱汞 方法虽然技术成熟 ， 但是采用分级治理方式， 投资和运行成本 高。因此， 研发一种系统简单且经济有效的烟气中多污染物同 时脱除技术是一个热点。结合我国湿法脱硫广泛应用的现状， 开发多污染物一体化净化技术是可行的。湿式氧化法一体化 烟气净化技术具有广阔的工业应用前景和经济技术优势 ， 是该 领域研究的一个重点方向。 参考文献 [ 1 ]L i u S h e n g y u ，N e n g z i L i c h a o ，Q u B i n ，e t a 1 ．S i m u l t a n e o u s r e mo v a l o f e l e me n t a l me r c u r y i n a q u e o u s p o t a s s i u m h y p o c h l o r i t e b y o x i d a t i o n[ J ] ．E n v i r o n me n t a l E n g i n e e ri n g S c i e n c e ， 2 0 1 0 ， 2 7 4 3 2 33 2 7 ． [ 2 ]Mo n d al Mo n o j K u ma r ，C h e l l u b o y a n a V a i s h n a v a R a g h u n a t h ． N e w e x p e ri me n t a l r e s u l t s o f c o mb i n e d S O2 a n d NO r e mo v a l f r o m s i mu l a t e d g a s s t r e a m b y N a C 1 0 a s l o w c o s t a b s o r b e n t [ J ] ．C h e mi c a l E n g i n e e ri n g J o u r n al， 2 0 1 3 ， 2 1 7 4 85 3 ． [ 3 ]Z h a o Y i ， G u o T i a n x i a n g ， C h e n Z h o u y a n ，e t a1．S i mu l t a n e o u s r e mo v al o f S O 2 a n d N O u s i n g M／ N a C 1 02 c o mp l e x a b s o r b e n t [ J ] ．C h e m i c a l E n g i n e e r i n g J o u r n al， 2 0 1 0， 1 6 0 4 2 4 7 ． [ 4 ]潘理黎， 许红檑 ， 赵静， 等． 氯酸盐复合吸收剂同时脱硫 脱硝试验研究[ J ] ． 浙江工业大学学报， 2 0 1 3 ， 4 1 4 4 0 5 40 8． [ 5 ]李颖， 钟文琪， 居静， 等． N a C 1 0 ／ C a O H 旋转喷雾脱 硫脱硝的实验研究[ J ] ． 工程热物理学报， 2 0 1 5 ， 3 6 3 5 5 5 ～55 8． [ 6 ]N y m u l E K h a n， Y u s u f G A d e w u y i ．A b s o r p t i o n a n d o x i d a t i o n o f n i t ri c o x i d e N Ob y a q u e o u s s o l u t i o n s o f s o d i u m p e mu l t e i n a b u b b l e c o l u m n r e a c t o r [ J ] ．I n d ．E n g ．C h e m．R e s ． ， 2 0 1 0， 498 7 4 9 8 76 0． [ 7 ]Y u s u f G A d e w u y i，N a n a Y S a k y i ．S i m u l t a n e o u s A b s o rpt i o n an d o x i d a t i o n o f n i t ri c o x i d e a n d s u l f u r d i o x i d e b y a q u e o u s s o l u t i o n s o f s o d i u m p e r s u l f a t e a c t i v a t e d b y t e m p e r a t u r e [ J ] ． I n d En g C h e m Re s ， 2 01 3， 5 2 1 1 7 0 2一l 1 7 1 1 ． [ 8 ]L i u Y a n g x i a n ，Z h o u J i a n f e i ，Wa n g Q i a n ， e t a1 ．A n o v e l p r o c e s s f o r r e mo v a l o f Hg fro m fl u e g a s u s i n g u r e a ／ p e r s u l f a t e a c t i v a t e d b y h i g h t e m p e r a t u r e i n a s p r a y r e a c t o r [ J ] ．C h e m i c a l E n g i n e e ri n g R e s e a r c h a n d De s i g n ，2 0 1 5， 1 0 4 8 2 88 3 4 ． [ 9 ]Z h a o Y i ，H a o R u n l o n g ，Z h a n g P e n g ，e t a 1 ．A n i n t e g r a t i v e p r o c e s s for H g r e mo v a l u s i n g v a p o ri z e d I I 2 O 2 ／ N a 2 S 2 0 8 [ J ] ． F ue l ，2 01 4， 1 3 6 11 31 21 ． [ 1 0 ]G a o X u c h u n ，Ma X i a o x u n ，K a n g X u e ，e t a 1 ．O x i d a t i v e a b s o rpt i o n o f NO b y s o d i u m p e r s u l f a t e c o u p l e d w i t h F e “ ， F e 3 O 4 ，a n d H 2 O 2[J] ．E n v i r o n me n t al P r o g r e s s a n d S u s t a i n abl e E n e r g y ， 2 0 1 5 ， 3 4 1 1 1 71 2 4 ． [ 1 1 ]I i u Y a n g x i a n，Z h a n g J u n ，S h e n g C h a n g d o n g，e t a1． S i mu l t a n e o u s r e mo v a l o f NO a n d S O2 f r o m c o a l fir e d fl u e g a s b y U V ／ H 2 O 2 a d v a n c e d o x i d a t i o n p r o c e s s [ J ] ． C h e m i c a l E n g i n e e r i n g J o u rnal， 2 0 1 0 ， 1 6 2 3 1 0 0 61 0 1 1 ． [ 1 2]uu Y a n g x i a n ， Z h a n g J u n ，P a n J i a n f e n g ．P h o t o c h e m i c al o x i d a t i o n r e mo v al o f Hg fro m fl u e g a s c o n t a i n i n g S O2 ／ NO b y a n u l t r a v i o l e t i r r a d i a t i o n ／ h y d r o g e n p e r o x i d e u V ／ H2 O 2 p r o c e s s [ J ] ．E n e r gy F u e l s ， 2 0 1 4 ， 2 8 2 1 3 5 2 1 4 3 ． [ 1 3 ]G u o R T， P a n W G， Z h a n g X B ，e t a 1 ．R e m o v a l o f N O b y us i n g f e n t o n r e a g e n t s o l u t i o n i n a l a bs c ale b u bb l i n g r e a c t o r [ J ] ．F u e l ， 2 0 1 1 ， 9 0 3 2 9 5 3 2 9 8 ． [ 1 4] Z h a o Y i，We n X u e y o u ，G u o T i a n x i a n g ，e t a1． De s u l f ur i z a t i o n a n d d e n i t r o g e na t i o n fro m flu e g a s u s i n g F e n t o n r e a g e n t [ J ] ． F u e l P r o c e s s i n g T e c h n o l o g y ，2 0 1 4 ， 1 285 4 6 0． [ 1 5] L i u Y a n g x i a n ，Z h o u J i a n f e i ，Z h a n g Y o n g c h u n ，e t a 1 ． R e mo v a l o f Hg 。a n d s i mu l t a n e o u s r e mo v a l o f Hg ／ S O 2 ／ NO i n fl u e g a s u s i n g t wo F e n t o n l i k e r e a g e n t s i n a s p r a y r e a c t o r [ J ] ．F u e l ， 2 0 1 5 ， 1 4 5 ， 1 8 01 8 8 ． [ 1 6 ]Z h o u C h a n g s o n g ，Wa n g B e n ，M a C h u a n ，e t a 1 ．G a s e o u s e l e me n t al me r c u ry r e mo v a l t h r o u g h h e t e r o g e n e o u s F e n t o n l i k e p r o c e s s e s u s i n g n o v e l ma g n e t i c all y s e p a r a b l e C u 0 3 F e 2 7 ～ x T i x O 4 c a t a l y s t s [ J ] ．F u e l ， 2 0 1 5 ， 1 6 1 2 5 4 2 6 1 ． 本文文献格式 韩育宏， 贾鹏英． 湿式氧化法脱除燃煤烟气中 多污染物的研究进展[ J ] ． 山东化工， 2 0 1 6 ， 4 5 1 6 5 3 5 4 ． 免费论文查重 3亿免费文献下载 超值论文自动降重 PPT免费模版下载 ------------------------------------------------------------------------------- 阅读此文的还阅读了阅读此文的还阅读了 1. 燃煤烟气脱汞吸附剂综述 2. 湿式氧化法同时脱除总硫的探讨 3. 体化脱除多污染物技术完成中试 4. 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