摘要:針(zhen)對(dui)氮氧化物(NOx) 廢(fei)氣(qi)(qi)瞬(shun)時爆發性濃度極高、氣(qi)(qi)量大，難于治理(li)的(de)(de)危害特性，設(she)計了(le)一(yi)套適合敞開作業的(de)(de)通風(feng)凈化系統(tong)裝(zhuang)置。該工(gong)程既解決(jue)了(le)原有NOx 廢(fei)氣(qi)(qi)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)的(de)(de)難題，提高NOx 廢(fei)氣(qi)(qi)處(chu)理(li)技術，又解決(jue)了(le)“黃龍”對(dui)大氣(qi)(qi)的(de)(de)污染，達到保護環境與(yu)社會和(he)諧的(de)(de)統(tong)一(yi)。

關鍵詞:氮氧(yang)化物(NOx) 廢(fei)氣(qi),兩(liang)級(ji)廢(fei)氣(qi)凈(jing)化塔,配制,吸收(shou)液(ye)

0 引言

氮氧化(hua)物(NOx) 是一種毒(du)性很(hen)大(da)(da)(da)(da)的黃煙(yan)(yan)，不(bu)(bu)經治理通過煙(yan)(yan)囪排放(fang)到(dao)(dao)大(da)(da)(da)(da)氣中(zhong)，形成觸目的棕( 紅) 黃色煙(yan)(yan)霧，俗稱“黃龍(long)”［1］，在(zai)(zai)眾(zhong)多廢(fei)氣治理中(zhong)NOx 難度最大(da)(da)(da)(da)，是污(wu)染大(da)(da)(da)(da)氣的元(yuan)兇。如(ru)果得不(bu)(bu)到(dao)(dao)有(you)效控(kong)(kong)(kong)制不(bu)(bu)僅對操作(zuo)人(ren)員的身體健康與廠(chang)區環境危害極大(da)(da)(da)(da)，而(er)且(qie)隨(sui)風(feng)飄逸擴散對周邊居民生(sheng)活與生(sheng)態環境造(zao)成公害。專家預(yu)測，如(ru)不(bu)(bu)加強(qiang)控(kong)(kong)(kong)制，到(dao)(dao)2010 年以后氮氧化(hua)物將(jiang)成為(wei)中(zhong)國(guo)大(da)(da)(da)(da)氣污(wu)染的主要污(wu)染物，環保局(ju)今后將(jiang)加強(qiang)氮氧化(hua)物控(kong)(kong)(kong)制立法建(jian)設和標準制訂工作(zuo)，在(zai)(zai)修(xiu)訂《大(da)(da)(da)(da)氣污(wu)染防治法》和污(wu)染源排放(fang)標準時，將(jiang)氮氧化(hua)物控(kong)(kong)(kong)制作(zuo)為(wei)重點(dian)內容［2］。

浙江某鋁業(ye)(ye)公(gong)司是咖啡壺出口量大的企業(ye)(ye)，在產(chan)品表面處理(li)過(guo)程中，產(chan)生大量的氮(dan)氧化物廢(fei)氣(qi)，該公(gong)司曾建(jian)有廢(fei)氣(qi)通(tong)風凈化裝置，然而廢(fei)氣(qi)排放(fang)仍見“黃(huang)(huang)龍(long)”，處理(li)效果不(bu)盡(jin)人意，周邊糾紛不(bu)斷(duan)。筆者曾有類似工程經驗，受業(ye)(ye)主委托對其進行(xing)技(ji)改，通(tong)過(guo)多年的運行(xing)實踐，消除“黃(huang)(huang)龍(long)”營造了和諧社會(hui)環(huan)境(jing)。

1 治理思路與工藝選擇

1. 1 NOx 廢氣來源及廢氣特性分析

廢氣(qi)主要來自酸(suan)洗間四只酸(suan)洗槽采用(yong)硝酸(suan)與氫(qing)氟酸(suan)溶液(ye)，對產品具有獨特的表面(mian)處理(li)使其外觀精美的功效，但在酸(suan)洗過程中，將產生大量(liang)的NO、NO2、 N2O、N2O3、N2O4、N2O5 等有毒有害廢氣(qi)，總(zong)稱氮氧(yang)化物，用(yong)NOx 通(tong)式表示［3］。

這些廢(fei)氣成(cheng)分(fen)具(ju)有(you)強烈(lie)的(de)刺(ci)激(ji)性(xing)氣味，尤其(qi)當(dang)產品(pin)浸(jin)入酸(suan)洗槽的(de)瞬間，爆發彌漫濃(nong)(nong)烈(lie)的(de)棕( 紅) 黃色酸(suan)霧，其(qi)特性(xing)濃(nong)(nong)度高(“黃龍”)、氣量大(da)、危害也大(da)。

1. 2 工藝選擇與系統主要設備

1. 2. 1 工藝流程確定的依據

NOx 氣(qi)(qi)體(“黃龍”) 危害大，治(zhi)理(li)(li)難度(du)也大。國內外報道過(guo)許(xu)多方(fang)(fang)法，歸納有干法、濕法和(he)干濕三(san)種方(fang)(fang)法。由于各廠產品不同，選擇(ze)適合(he)生產實際的(de)(de)治(zhi)理(li)(li)工藝(yi)方(fang)(fang)案和(he)凈(jing)(jing)化設備十分(fen)重要。筆者進行了現場調研，通過(guo)反復對比，最(zui)后確(que)定采用兩(liang)級( 二個階(jie)段) 濕法廢氣(qi)(qi)凈(jing)(jing)化塔治(zhi)理(li)(li)NOx 氣(qi)(qi)體的(de)(de)方(fang)(fang)案，并設計了一套(tao) NOx 瞬時爆(bao)發(fa)性濃度(du)極高、廢氣(qi)(qi)量大，適合(he)敞開(kai)作業(ye)的(de)(de)通風凈(jing)(jing)化系統裝置。主要工藝(yi)流程如圖1 所示。

1. 2. 2 通風凈化系統的關鍵及主要設備

吸(xi)風(feng)(feng)(feng)罩(zhao)、通風(feng)(feng)(feng)管(guan)道、廢(fei)氣凈化塔和風(feng)(feng)(feng)機(ji)的設計與選用決定(ding)了整套通風(feng)(feng)(feng)凈化系(xi)統(tong)的正常運行(xing)和處(chu)理(li)效果(guo)。

首先必須(xu)根據四(si)只酸(suan)洗槽敞口面積(ji)，計算實際需要(yao)(yao)的(de)NOx 廢氣排(pai)風(feng)(feng)量(liang)(liang)，以及整個通(tong)風(feng)(feng)管道、吸風(feng)(feng)罩、凈(jing)化塔(ta)的(de)阻力(li)損(sun)失(shi)(shi)，選用通(tong)風(feng)(feng)機的(de)排(pai)風(feng)(feng)量(liang)(liang)和風(feng)(feng)壓(ya)損(sun)失(shi)(shi)。同時還應考慮風(feng)(feng)量(liang)(liang)、風(feng)(feng)壓(ya)的(de)附加安全(quan)系數［4］是設計通(tong)風(feng)(feng)凈(jing)化系統的(de)重要(yao)(yao)技術指標(biao)。本系統處理 NOx 廢氣量(liang)(liang)為12 000m3 / h。該工程使用的(de)主要(yao)(yao)設備(bei)見表1。

2 工藝特點與處理技術

與(yu)原有(you)通風凈化NOx 廢氣(qi)處(chu)理工(gong)藝相比(bi)，本工(gong)藝中有(you)幾個新特點。

2. 1 改進傳統結構的槽邊排風罩

當產品浸入酸(suan)洗槽時，瞬間(jian)(jian)爆發(fa)大量棕(zong)( 紅(hong)) 黃色酸(suan)霧，原有(you)槽邊排風罩(zhao)，因結構設計不合理，吸風效果不理想，而彌漫污染操作(zuo)間(jian)(jian)。針對惡劣現狀，根據氣(qi)流學動(dong)態原理，減少氣(qi)體紊流和(he)阻(zu)力。在不影響操作(zuo)情況下，設置頂(ding)部與(yu)側邊一體式(shi)流線(xian)型毒氣(qi)通(tong)風柜。較順(shun)暢的(de)捕集酸(suan)洗槽外泄酸(suan)霧。尤其是(shi)瞬時爆發(fa)性濃(nong)度極高(gao)的(de)刺(ci)鼻性“黃龍”，強制性的(de)進入管道與(yu)廢(fei)氣(qi)凈化塔。改善了操作(zuo)間(jian)(jian)空氣(qi)質量與(yu)工作(zuo)環境(jing)。

2. 2 保證通風系統能正常運行

原(yuan)有風(feng)機(ji)經常(chang)發生葉輪(lun)毀損、斷軸、電機(ji)等(deng)故障影響正(zheng)常(chang)生產，這(zhe)是因為硝酸(suan)與氫氟酸(suan)配(pei)制的酸(suan)性(xing)溶液產生的氣體(ti)，比硫酸(suan)、鹽酸(suan)等(deng)滲透腐(fu)蝕性(xing)還(huan)嚴重(zhong)。即使采用耐酸(suan)防腐(fu)性(xing)較強(qiang)的玻璃鋼通(tong)(tong)風(feng)機(ji)，也難(nan)逃 NOx 氣體(ti)的腐(fu)蝕滲透。本工藝將原(yuan)有正(zheng)壓通(tong)(tong)風(feng)改為負壓通(tong)(tong)風(feng)，經前端(duan)廢氣吸收塔處理后(hou)，將NOx 廢氣濃度與腐(fu)蝕性(xing)降低，延(yan)長風(feng)機(ji)使用壽命(ming)。

2. 3 合理設計與選用通風管道

管(guan)(guan)道走向盡量減少(shao)彎(wan)管(guan)(guan)與(yu)長度(du)距離，管(guan)(guan)徑流速合理(li)，并(bing)選用內(nei)壁光(guang)滑的PVC 或PP 材質，以減少(shao)摩擦系數與(yu)通風系統阻力［5］。

2. 4 兩級廢氣凈化(吸收)塔是系統的關鍵主要設備

采用強制性(xing)(xing)( 離(li)心通風(feng)機(ji)) 機(ji)械抽(chou)風(feng)，將酸洗槽產生的(de)NOx 廢氣(qi)，瞬(shun)時爆發性(xing)(xing)的(de)“黃龍”，經(jing)捕(bu)集(ji)抽(chou)風(feng)罩、通風(feng)管道引入廢氣(qi)凈化塔底側沿(yan)塔內上升，吸收液在填料層或(huo)旋流( 斜孔) 板(ban)中均勻分(fen)布，并向下流動(dong)。塔內是以氣(qi)、液傳質雙膜理論為機(ji)理［6］，使氣(qi)體(ti)與(yu)液體(ti)溶劑之間充分(fen)接(jie)觸，進行化學反(fan)應(ying)，處在劇烈的(de)擾動(dong)狀態(tai)。

傳(chuan)質過(guo)程(cheng)是化學反應過(guo)程(cheng)的一個(ge)重要基(ji)本過(guo)程(cheng)。為了增強氣液(ye)傳(chuan)質功效，關鍵在于(yu)選擇抗堵塞(sai)、噴射力度與細密度大的噴嘴，與優良的填料(liao)或(huo)新穎的旋流 ( 斜孔) 板，其(qi)優點如(ru)下:

1) 單位體(ti)積(ji)比表面積(ji)大，增加(jia)氣液接觸的(de)表面積(ji)，傳質能(neng)力強(qiang)。

2) 能改變氣(qi)體流(liu)向，造(zao)成氣(qi)液交換(huan)的連續通道，操作彈(dan)性大(da)。

3) 耐腐蝕、壽命長、抗(kang)污能力(li)強，可(ke)反(fan)復使用。

NOx 廢氣(qi)不同于(yu)SO2、HCl、H2 SO4 等酸霧，只需一臺廢氣(qi)凈(jing)化(hua)塔。本工藝依據NOx 廢氣(qi)成(cheng)分復(fu)雜、濃度高、難于(yu)治理(li)的特性，系統中(zhong)設計兩(liang)個階(jie)段即兩(liang)級廢氣(qi)凈(jing)化(hua)( 吸(xi)收(shou)) 塔，以增加NOx 與吸(xi)收(shou)液(ye)(ye)傳質(zhi)過程，有充(chong)分的反應時間使NOx 廢氣(qi)擴散于(yu)液(ye)(ye)相，被吸(xi)收(shou)溶(rong)解(jie)與凈(jing)化(hua)。

2. 5 配制吸收液

筆者通(tong)過(guo)多年實踐(jian)與積累經驗(yan)，采用(yong)兩級濕法治理(li)高(gao)濃(nong)度、大(da)風量(liang)NOx 廢氣(qi)時，重要的問題是不僅選用(yong)氣(qi)相傳質系(xi)數大(da)、負荷(he)高(gao)、壓(ya)降低、操作彈性寬的理(li)想設備，而且(qie)需要配制合理(li)的吸收劑。

產生(sheng)與排(pai)放的NOx 廢氣是以二氧(yang)(yang)(yang)化氮與一氧(yang)(yang)(yang)化氮為(wei)主，在(zai)空氣中呈紅棕色(se)氣體。其(qi)中NO 不(bu)同于(yu)其(qi)他酸性氣體難溶于(yu)水，即使強性堿液也(ye)難于(yu)把它吸(xi)(xi)收。針(zhen)對(dui)NO 特(te)性，必須在(zai)進(jin)入凈化塔(ta)的NOx 廢氣中加入一定量的空氣，使一氧(yang)(yang)(yang)化氮有足(zu)量的空氣進(jin)行氧(yang)(yang)(yang)化，第(di)1 級用(yong)水作(zuo)吸(xi)(xi)收液，可節約化工原(yuan)料，其(qi)機理是在(zai)引風(feng)旋流作(zuo)用(yong)下，NOx 廢氣在(zai)第(di)1 級多功(gong)能廢氣凈化塔(ta)中被水吸(xi)(xi)收，生(sheng)成硝酸和一氧(yang)(yang)(yang)化氮，即: 3NO2 + H2O →2HNO3 + NO 其(qi)反應中的2 /3 的NO2 轉化成HNO3 ，1 /3 的 NO2 轉化成NO，再(zai)與氧(yang)(yang)(yang)作(zuo)用(yong)生(sheng)成NO2 ，而繼續(xu)被水吸(xi)(xi)收。其(qi)濃度降低，但水吸(xi)(xi)收只能作(zuo)為(wei)初步預處(chu)理，其(qi)棕黃色(se)可見度及NOx 有毒物(wu)質，仍未徹底(di)除(chu)(chu)凈。因此(ci)，在(zai)水吸(xi)(xi)收后再(zai)接入第(di)2 級高效廢氣凈化塔(ta)，經配制的專用(yong)藥(yao)液吸(xi)(xi)收去除(chu)(chu)。

根據NOx 廢氣(qi)成分復雜、濃度(du)高(gao)、難于(yu)治理的(de)特(te)性，用純堿或氫氧(yang)化(hua)鈉溶液作(zuo)為吸收(shou)(shou)劑(ji)(ji)，效(xiao)(xiao)果不理想，難于(yu)達到排放標準(zhun)。為此，本工藝配制催化(hua)還(huan)原劑(ji)(ji)混合吸收(shou)(shou)液，對高(gao)濃度(du)NOx 廢氣(qi)有很(hen)好的(de)吸收(shou)(shou)率，強(qiang)化(hua)了吸收(shou)(shou)過程，增加(jia)了反應(ying)速(su)率，提高(gao)了吸收(shou)(shou)效(xiao)(xiao)率與(yu)凈化(hua)效(xiao)(xiao)果。

3 處理效果

3. 1 系統運行效果

經過(guo)調(diao)試運行，系統運行效果見表2。

3. 2 處理工藝經濟技術指標分析

治理工程主要經濟技術指標見表3。

4 結論

本工藝及處理(li)(li)技術對難度較(jiao)大(da)的(de)(de)NOx 廢(fei)氣(qi)治理(li)(li)是可行，經濟上相對合(he)理(li)(li)。NOx 廢(fei)氣(qi)排(pai)放(fang)符合(he) GB16297 － 1996《大(da)氣(qi)污染物(wu)綜合(he)排(pai)放(fang)標(biao)準》的(de)(de)要(yao)求(qiu)，控(kong)制氮氧化(hua)物(wu)廢(fei)氣(qi)排(pai)放(fang)總量，解(jie)決了尾氣(qi)排(pai)放(fang)不見(jian) “黃龍”，取得了較(jiao)好的(de)(de)環(huan)境(jing)效應，對改善大(da)氣(qi)質量、環(huan)境(jing)保護(hu)與社會和諧統一，具(ju)有(you)十分重要(yao)的(de)(de)意義。

參考文獻

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