关于超重力尿素湿法烟气脱硝技术的研究分析

2.2、定-转子反应器转速对NOx脱除率的影响

定-转子反应器转速也是一个重要的操作条件。采用质量分数为15%的尿素溶液作为吸收液,模拟烟气进气流量为0.2m3/h,液体流量为0.2m3/h,吸收温度控制在60℃左右,模拟烟气中NOx的质量浓度大概在1000mg/m3。分别考察了定-转子反应器转速分别为400,600,800,1000,1200和1400r/min时NOx脱除率的变化趋势。试验结果如图5所示。

由图5可以看到,随着定-转子反应器转速的增加,NOx的脱除率有所增大。这是强化传质的结果,由于该吸收过程为反应控制过程,因此NOx脱除率的增加程度有限。考虑到电机额定功率的限制,定-转子反应器转速不能无限地增大,因此需要根据要求确定适合的转速范围。综合考虑,本试验定-转子反应器转速控制在1400r/min左右较为合适。

2.3、尿素含量对NOx脱除率的影响

通过改变尿素含量来研究其对NOx脱除率的影响。模拟烟气进气流量为0.2m3/h,液体流量为0.2m3/h,吸收温度控制在60℃左右,定-转子反应器的转速为1400r/min,模拟烟气中NOx的质量浓度大概在1000mg/m3。考察了尿素溶液的质量分数分别为5%,10%,15%,20%和25%时NOx脱除率的变化趋势。试验结果如图6所示。

从图6可以看出,随着尿素含量的增加,NOx的脱除率逐渐增加。用质量分数为5%的尿素溶液吸收NOx,其脱除率接近56%;当吸收液质量分数增加到25%时,脱除率接近61%。尿素溶液质量分数超过20%后对NOx脱除率的提高不是很显著。

由尿素溶液还原分解氮氧化物的反应机理可以看出,尿素含量的多少对NOx的脱除率有一定的关系。增加溶液中尿素的含量有利于反应向正方向进行,但是在实际应用中考虑到烟气脱硝的经济性,尿素含量越高,运行成本也越高,因此尿素含量是不能无限制地提高的,从脱硝效率和经济性两方面综合考虑,在后续实验研究其他工艺条件对尿素脱硝效果的影响时,可采用质量分数为20%的尿素溶液作为吸收液。

2.4、吸收温度对NOx脱除率的影响

吸收温度是尿素湿法脱硝的影响因素之一。一般湿法吸收反应的温度在20~70℃之间,因此,控制吸收温度在常温到70℃之间。

其他的实验条件为模拟烟气进气流量为0.2m3/h,液体流量为0.2m3/h,定-转子反应器的转速为1400r/min,尿素溶液的质量分数为20%,模拟烟气中NOx的质量浓度大概在1000mg/m3。考察吸收温度对NOx脱除率的影响。试验结果如图7所示。

从图7可以看出,在温度较低时,NOx的脱除率随着吸收温度的升高而增加;当温度升高至60℃后,NOx的脱除率随着吸收温度的升高变化不明显。

这是因为在低温时,反应速率常数随温度的上升而增大,总效果是NOx的脱除率增加。当温度继续升高达到60℃后,由亨利定律可知,NOx的溶解度减小,未溶于尿素溶液的NOx难以得到脱除,另一方面还可能由于NO氧化成NO2的反应速率下降,反应生成的HNO2减少,NOx的脱除率下降。综合考虑,本试验的吸收温度控制在60℃左右。

3、结论

(1)NOx的脱除率随着定-转子反应器转速、尿素溶液质量分数、吸收温度的增加而增大,随着进气流量的增加而减小,随着液体流量的增加变化较平稳。

(2)在本文试验条件下,对定-转子反应器内部结构为SS-RH这种组合,最佳操作条件为液体流量0.2m3/h、进气流量0.2m3/h、定-转子反应器转速1400r/min、尿素溶液质量分数20%、吸收温度60℃。

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