船舶尾气Na2SO3-THS复合溶液湿法洗涤脱硝实验研究

作     者：李佳伟 

作者单位：大连海事大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩志涛

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：船舶废气 脱硝 亚硫酸钠 四丁基硫酸氢铵 硝酸盐 

摘      要：湿法洗涤技术可同时去除烟气中氮氧化物(NO)、硫氧化物(SO)、颗粒物(PM)等多种污染物,在船舶尾气一体化处理技术领域具有较高的应用潜力。由于船舶废气中90%以上的NO为NO,而NO却难溶于水,因而采用海水或碱液进行湿法洗涤去除NO,难以获得良好的脱硝效果。虽然液相氧化剂可将NO氧化为水溶解性好的高价态NO,但易在湿法洗涤废液中形成高浓度的NO和NO,可能无法满足国际法规对洗涤废液的排放要求。前期研究表明,通过向烟道中注入一定量强氧化性的O,高效地将NO氧化为NO,可实现对烟气中NO与NO比例(NO氧化度)的调节。本文在臭氧预氧化的基础上,提出采用同位湿法洗涤还原脱硝方法,高效地去除烟气中的NO,同时有效控制洗涤溶液中硝酸盐的生成量。本文重点研究了NaSO溶液的湿法脱硝效果,并进一步研究了四丁基硫酸氢铵(THS)、四丁基溴化铵(TBAB)、磷酸三丁酯(TBP)等有机添加剂对NaSO溶液湿法脱硝性能的强化作用,探究分析了相关反应机理。首先,基于小型实验级鼓泡反应系统,系统地研究了关键因素对NaSO溶液湿法脱硝性能的影响规律。结果表明,与硫化钠、硫代硫酸钠、尿素等其他液相还原剂相比,NaSO显示出较好的脱硝效果;随着NaSO初始浓度的增加,NO去除率明显提高;NO氧化度对脱硝效率的影响较大,当NO氧化度从10%增加至100%时,NO去除率可达94%;烟气中共存SO会明显促进NaSO溶液对NO的吸收;碱性环境更有利于NaSO溶液吸收NO。其次,系统地研究了关键因素对NaSO-THS复合溶液湿法脱硝性能的影响规律。结果表明,与TBAB、TBP等其他有机添加剂相比,THS与NaSO进行复合,对应溶液显示出较高的脱硝性能;当NO氧化度为50%、THS浓度为0.01 mol/L时,NaSO-THS复合溶液的脱硝效率可达87%;当NaSO和THS浓度分别为0.025和0.01 mol/L时,湿法洗涤在60 min内的平均NO吸收率为77%,此时废液中NO和NO浓度分别为32.97和14.19 mg/L,两者之和低于国际法规所要求的60 mg/L。最后,基于小试级O注入-湿法洗涤同位协同反应系统,进一步验证研究了NaSO-THS复合溶液湿法脱硝性能。结果表明,随O浓度的增加,NO氧化度近乎呈线性增加,显著强化NO去除性能;随烟气流量或进气温度的增加,NO去除率出现明显地降低;当烟气流量为30 m/h、烟气温度为50°C、进口NO浓度为200 ppm、O浓度为100 ppm时,NaSO-THS复合溶液湿法洗涤60 min内的平均NO去除率可达61%。