大气压非平衡等离子体注入烟气脱硝研究.

关键词 强电场电离放电；羟基自由基；烟气脱硝；温度
中图分类号 X701.3
文献标识码 A
文章编号 1000-7857（2009）14-0086-04
Hydroxyl Radical Denitrification of Simulative Flue Gas Using Plasma-generated Products
研究论文（Articles）
大气压非平衡等离子体注入烟气脱硝研究
潘巧媛 1，白敏冬 1，张芝涛 1，冷 宏 2，朱玉鹏 2
Baidu Nhomakorabea
1. 大连海事大学环境工程研究所，辽宁大连 116026 2. 大连博羽环保技术开发公司，辽宁大连 116026
摘要 为改进羟基自由基烟气脱硝效率，采用强电离电场放电方法制取高浓度羟基自由基，并直接注入烟气中氧化 NOx 生成硝酸， 整个过程无催化剂、吸收剂。 研究了·OH 注入量和气体温度的变化对脱硝率的影响。 结果表明，NO 及 NOx 的脱除率随·OH 注入量 的增大明显上升，烟气温度为 70℃，流量 1.2 m3/h，NO 被完全脱除，NOx 脱除率可达 92%以 上 。 温 度 是 影 响 脱 硝 率 的 主 要 因 素 之 一，温度每升高 10℃，NOx 脱除率降低约 13.3%。 在一定范围内，NOx 初始浓度对于脱硝率影响甚微。
2. Dalian Boyu Environmental Protection Technology Development Company, Dalian 116026, Liaoning Province, China
Abstract Using strong electric field ionization discharge technique, H2O and O2 in the flue gas are ionized, decomposed, and excited to form hydroxyl radicals. Under the condition of no absorbent and catalyst, NOx is oxidized into the droplets of HNO3 by hydroxyl radicals directly injected into the reaction chamber. The results show that a high injection rate of ·OH is beneficial to NOx removal from the flue gas. When the gas flow rate is 1.2 m3/h and the gas temperature is 70℃, the removal rate of NOx reaches 92%. The temperature is a main influencing factor for NOx removal, and the removal rate of NOx could be improved by 13.3% for every 10℃ of gas temrature falling. In certain extent, the NOx initial concentration has little effect on the removal efficiency of NOx.
Keywords strong electric field ionization discharge; hydroxyl radical; flue gas denitrification; temperature
0 引言
目 前 ， 选 择 性 非 催 化 还 原 技 术 （Selective Non-Catalytic Reduction，SNCR）和 选 择 性 催 化 还 原 技 术 （Selective Catalytic Reduction，SCR） 是国际主流燃煤脱硝技术 [1-2]， 系 用 还 原 剂 NH3 将烟气中的 NOx 还原成 N2 和 H2O。 SNCR 技术投 资 相 对 较低， 但实际应用中脱硝率普遍低于 70%；SCR 技术设计脱 硝率 大 于 90%，然 而 投 资 运 行 成 本 较 高 ，其 中 催 化 剂 的 成 本 占脱硝工程总成本的 30%~40%[3]， 且较易出现催化剂中毒失 活等问题。 因 此 不 少 学 者 致力 于 催 化 剂 改 性 研 究[4-6]，拟拓 宽 催化活性温度、增强脱硝率，但制备过程比较复杂，均处于实 验室阶段。 有科学家拟用自由基等活性基团代替催化剂，早 在 1972 年 ，桥 本 昭 司 等[7]提 出 电 子 束干 式 脱 硫 脱 硝 方 法 来 解 决 催 化 剂 中 毒 问 题 ， 电 子 束 辐 射 技 术 中·OH 是 主 要 活 性 基 团。 1996 年日本荏原制作所与中国政府合作，对成都热电厂 200 MW 机组的 30×104 m3/h 烟气进行电子束法脱硫脱硝的示 范 工 业 试 验 研 究 [8]， 脱 硫 率 达 到 80% 以 上 ， 然 而 脱 硝 率 仅 为 18%。 在高能电子的照射下，烟气中 O2、N2 激发、超激发、电离 和离 解 ，并 生 成 NOx，这 是 造 成 脱硝 率 不 高 的 一 个 重 要 原因 。 同时，电子束法也存在外加庞大真空系统、安全保护等设备 造成的投资费用高 ；X 射线辐射污染 ； 外加吸收剂 NH3 等 问 题 。 2001 年 Collins 等[9]研 究 了 将 H2O2 溶 液 喷 入 热 的 烟 道 气 中，产生的·OH 可以将 NO 氧化为 NO2、HNO2 和 HNO3。 2002
PAN Qiaoyuan1, BAI Mindong1, ZHANG Zhitao1, LENG Hong2, ZHU Yupeng2
1. Environmental Engineering Institute, Dalian Maritime University, Dalian 116026, Liaoning Province, China