船舶废气NaClO2缓冲溶液循环喷淋湿法脱硝实验研究

摘要

在大宗贸易的货物运输过程中，船舶发挥着不可替代作用，但由于其排放的废气中含有大量的SOx、NOx、PMs等多种污染物，对大气环境造成了严重影响。面对日益严峻的船舶废气减排形势，国内外学者围绕船舶废气脱硫脱硝技术开展了大量研究。目前湿法洗涤脱硫技术、选择性催化还原技术(SCR)、废气再循环技术(EGR)等已在实船上得到应用。如果将单一脱硫技术与单一脱硝技术简单联合在船上应用，势必会造成废气处理装置体积大、安装成本高、运行维护复杂等问题。本文提出一种基于NaClO2湿法洗涤的船舶废气同时脱硫脱硝方法，采用NaClO2作为脱硝氧化剂，通过湿法洗涤方式可以同时脱除废气中SOx、NOx等多种污染物。本文开展的主要研究工作总结如下: 首先，通过开展非循环喷淋NaClO2溶液脱硝实验，对比研究了缓冲剂对脱硝效果的影响。结果表明，NaClO2非缓冲溶液在初始pH值4.0～9.0范围内均具有较高的脱硝性能。但由于NOx的吸收会使气液界面溶液迅速酸化，造成洗涤后溶液的pH值均出现明显下降。然而，当采用缓冲剂配制NaClO2洗涤溶液时，NO去除效果随溶液pH的升高而出现明显下降，这是由于气液反应界面的pH值得到较好的控制，反应前后溶液pH值基本维持不变。 其次，采用NaClO2缓冲溶液开展循环喷淋脱硝实验，研究了溶液pH值、初始溶液NaClO2浓度、在线补充溶液NaClO2浓度以及其他共存气体对脱硝效果的影响。结果表明，溶液pH值和NaClO2浓度对洗涤溶液循环喷淋脱硝效果具有明显影响。溶液pH值越低，溶液中NaClO2转化为HClO2和ClO2的比例就越高，从而越有利于高效脱除烟气中NO。当无在线补充氧化剂时，随着喷淋过程的进行，溶液中的NaClO2被不断消耗，致使NO去除效果逐渐变差。当在线补充溶液NaClO2浓度为54mmol·L-1时，单位时间内在线补充的氧化剂量与消耗的氧化剂量基本相等，从而使反应器出口NO浓度近乎维持不变。烟气中SO2的吸收会消耗一定量的NaClO2，使其与NO之间存在一定的竞争关系。 最后，采用循环喷淋NaClO2缓冲溶液开展了同时脱硫脱硝实验，研究了溶液pH值、在线补充溶液NaClO2浓度、NO浓度、SO2浓度，以及乙醇、尿素等不同添加剂对脱硫脱硝效果的影响。结果表明，在不同的实验条件下，SO2均可被洗涤溶液持续完全吸收。通过在线补充溶液NaClO2浓度的增加，可明显提高循环喷淋过程中NO去除效果;通过向初始溶液中添加一定量的乙醇，可有效提高洗涤溶液的脱硝性能。随着烟气中SO2浓度的增加，NO氧化率和NOx去除率均出现明显地下降。离子色谱测试结果表明，NaClO2缓冲溶液同时脱硫脱硝的主要液相产物是SO42-和NO3-。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1研究背景

1．1．2船舶废气NOx排放相关控制法规

1．2烟气脱硝技术国内外研究现状

1．2．1干法烟气脱硝技术

1．2．2湿法烟气脱硝技术

1．3 NaClO2湿法脱硝研究现状

1．4本文主要研究内容

2非循环喷淋NaClO2溶液脱硝实验研究

2．1 实验药品

2．1溶液的配制

2．3实验系统与方法

2．4数据处理方法

2．5实验结果与讨论

2．6本章小结

3 循环喷淋NaClO2缓冲溶液脱硝实验研究

3．1实验系统及方法

3．2数据处理方法

3．3影响NaClO2脱硝效果的因素研究

3．3．1 NaClO2缓冲溶液pH值的影响

3．3．2初始溶液NaClO2浓度的影响

3．3．3在线补充溶液NaClO2浓度的影响

3．3．4烟气中共存O2气体的影响

3．3．5烟气中共存CO2气体的影响

3．3．6烟气中共存SO2气体的影响

3．4本章小结

4循环喷淋NaClO2缓冲溶液同时脱硫脱硝实验研究

4．1实验系统

4．2数据处理方法

4．3影响NaClO2同时脱硫脱硝效果的因素研究

4．3．1 NaClO2缓冲溶液pH值的影响

4．3．2在线补充溶液NaClO2浓度的影响

4．3．3初始NO浓度的影响

4．3．4初始SO2浓度的影响

4．3．5初始溶液中不同乙醇添加量的影响

4．3．6初始溶液中不同尿素添加量的影响

4．3．7液相离子产物定性分析

4．4本章小结

5结论与展望

5．1结论

5．2展望

参考文献

致谢

作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果