高濃度氮氧化物治理技術(shù)研究及生產(chǎn)實踐

謝文清

（韶關(guān)冶煉廠，廣東韶關(guān)512024）

綜合利用與環(huán)保

高濃度氮氧化物治理技術(shù)研究及生產(chǎn)實踐

謝文清

（韶關(guān)冶煉廠，廣東韶關(guān)512024）

本文介紹了采用干法吸附治理高濃度氮氧化物的技術(shù)研究及其生產(chǎn)實踐情況。該技術(shù)吸收率高，吸附劑使用壽命長，廢氣穩(wěn)定達標排放，達國內(nèi)同類技術(shù)領(lǐng)先水平。

高濃度；氮氧化物；干法吸附；廢氣治理

1 概述

韶關(guān)冶煉廠下設(shè)有一個金銀車間，回收金、銀等有價金屬，2009年銀錠產(chǎn)量136.88 t（自產(chǎn)87.88 t，外來銀粉產(chǎn)49 t）。其中銀電解工藝是用陽極泥、富銀渣熔煉所得的合金作陽極，以鈦板作陰極，以硝酸及硝酸銀的水溶液作電解液，在直流電的作用下進行電解提取純銀，雜質(zhì)金屬留在電解液中或附在陽極表面而實現(xiàn)金屬銀與雜質(zhì)的分離。

在制造銀電解液時，銀粉與硝酸發(fā)生劇烈反應(yīng)產(chǎn)生大量氮氧化物氣體.此外，處理銀電解廢液、銀粉洗液時，這兩種溶液混合加熱反應(yīng)過程中也會產(chǎn)生大量的氮氧化物，濃度高達40 000mg/m3，且波動范圍大（10 000～40 000mg/m3），含水率不同，這都給煙氣治理帶來極大困難。隨著銀錠產(chǎn)能提高到300t及銀粒洗液需全部經(jīng)濃縮處理，氮氧化物的排放量也必然逐漸增加。長期以來，韶冶多次試驗采用濕法技術(shù)冶理氮氧化物，但由于濕法設(shè)備腐蝕性大，外排廢液難冶理，外排煙氣不達標，對崗位環(huán)境、大氣及職工健康都造成嚴重影響。

2007年5月，韶冶對干法吸附冶理氮氧化物技術(shù)進行研發(fā)，采用的吸附劑能對高濃度的氮氧化物進行物理吸附和化學(xué)吸附，可達到去除氮氧化物的目的。本技改項目自2008年3月投入生產(chǎn)運行后，對高濃度氮氧化物的治理效果較理想，吸收率高達98%以上。

2 干法吸附的原理及工藝流程

2.1 干法吸附原理

目前，氮氧化物治理技術(shù)可分為干法和濕法，濕法有水吸收法、酸吸收法、堿吸收法、氧化吸收法、液相還原吸收法、絡(luò)合吸收法、微生物凈化法等；干法有催化還原法、吸附法、等離子法等。綜合韶冶銀電解系統(tǒng)氮氧化物煙氣特點，在對各種方法的技術(shù)可靠性、合理性、可操作性等進行考察、論證基礎(chǔ)上，選擇干法吸附技術(shù)來治理銀電解系統(tǒng)氮氧化物煙氣。

干法吸附劑是一種固體的新型多組分復(fù)合吸附劑，由活性炭、堿性物質(zhì)和其它多種組分組成，通過化學(xué)處理后得到DBS產(chǎn)品。DBS凈化氮氧化物的機理是吸附劑按比例混合，對高濃度氮氧化物進行物理吸附和化學(xué)吸附，氮氧化物中的一氧化氮轉(zhuǎn)化成二氧化氮，二氧化氮又產(chǎn)生硝酸，生成硝酸和煙氣中的硝酸霧則與DBS吸附劑中的堿性物質(zhì)接觸發(fā)生反應(yīng)生成難分解的硝酸鹽，達到去除氮氧化物的目的。

2.2 工藝流程

2.2.1 銀電解液制造產(chǎn)生煙氣治理工藝

針對銀電解液制造時產(chǎn)生氮氧化物濃度、溫度高的特點，在設(shè)計上采用兩臺凈化吸附設(shè)備并聯(lián)在一起，將煙氣分成兩股相同的氣量分別進入裝有DBS吸附劑的兩個吸附箱，以此來減低各干法裝置吸附氮氧化物的負載，氮氧化物廢氣經(jīng)處理后達到排放標準經(jīng)煙囪排入大氣中。工藝流程如圖1所示。

圖1 銀電解液制造煙氣治理工藝流程圖

2.2.2 銀電解廢液、銀粉洗液產(chǎn)生煙氣治理工藝

銀電解廢液、銀粉洗液加熱蒸發(fā)濃縮前段產(chǎn)生的主要是水蒸汽，而后段產(chǎn)生的則是氮氧化物。為避免過多的水蒸汽進入凈化器造成吸附劑粉化失效，煙氣先進入冷卻塔、氣液分離器和氣液分離填料塔去除水份，再進入DBS凈化器，凈化達標后再排入大氣。其工藝流程圖如圖2所示。

圖2 蒸發(fā)濃縮煙氣凈化系統(tǒng)工藝流程圖

3 生產(chǎn)實踐及技術(shù)改進

干法吸附治理銀電解系統(tǒng)產(chǎn)生氮氧化物煙氣技術(shù)自2008年3月完成改造投入運行以來，氮氧化物治理效果良好，成功解決了當前濕法吸附效果不好、設(shè)備腐蝕、外排煙氣不達標等問題，但隨之也暴露出吸附劑使用壽命短、利用率低（只達到40%～50%）及吸附劑更換困難等缺點，經(jīng)過技術(shù)人員的不斷摸索研究，并結(jié)合韶冶廠實際，對治理工藝及凈化吸附技術(shù)進行了改進，取得良好的成果。

3.1 吸附系統(tǒng)技術(shù)改進

3.1.1 吸附劑壽命短問題

生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，更換出現(xiàn)問題的吸附劑含水過多粉化而失效，說明其壽命使用期短是由于氣體含濕度大造成的，應(yīng)采取措施提高系統(tǒng)的脫水能力。增大列管式冷凝塔的熱交換面積，可使氣體溫度降到40～50℃（經(jīng)測定原溫度為60～70℃），氣體的含濕度也會進一步降低，使?jié)駳怏w中的水蒸汽冷凝成水；將汽水分離器由撞擊折回改為撞擊折回與環(huán)形折回式的組合，分離水的能力進一步提高。經(jīng)以上措施改進后，氣體濕度降低，吸附劑含水減少，大大延長了吸附劑的使用壽命。

3.1.2 吸附劑利用率低問題

生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn),吸附劑利用率低是由于吸附層汽流分布不均勻造成。而實際液體的流量關(guān)系式為：

其中：K——系數(shù)；

A——通流面積；

e——密度；

P1、P2——進出口壓力

當系數(shù)和通流面積一定的情況下，流量與進出口壓力差成正比，所以從吸附塔的結(jié)構(gòu)和管路走向方面作改進，箱體內(nèi)增加進氣口擋風(fēng)板，進出口對換，增加一個進氣口（兩進氣口并聯(lián)），力求使吸附劑前后形成一個等壓差，提高汽流分布的均勻性，使吸附劑能充分利用，吸附劑的利用率由原來的30%提高至98%以上，有效降低了運行成本。改造前后對比見圖3。

圖3 吸附塔結(jié)構(gòu)及管路改進

3.1.3 吸附劑更換困難問題

由于原廢料進出口用塑料網(wǎng)袋包裝，口徑小且呈直角形狀，更換吸附劑很不容易。為了使吸附劑更換方便，取消了塑料網(wǎng)袋包裝，改為固定的柵格結(jié)構(gòu)，把進出口改大，改直角為斜角狀。改造前后對比如圖4。

圖4 廢料進出口結(jié)構(gòu)改造

3.2 凈化工藝改進

3.2.1 改進銀電解液制造工藝

改進銀電解液制造工藝，是為了確保單位時間產(chǎn)生的煙氣量在吸附系統(tǒng)的吸附能力范圍內(nèi)。銀電解液造液時，加入的硝酸和銀粒會發(fā)生劇烈反應(yīng)，使氮氧化物煙氣立即上升到較高值，其濃度可達10 000～40 000mg/m3。為了減輕吸附裝置的負荷，需控制反應(yīng)速度，使反應(yīng)平緩些。由于銀粒先加入反應(yīng)罐，硝酸是由虹吸管吸入，反應(yīng)速度取決于硝酸的加入速度，因此控制反應(yīng)速度可從控制硝酸加入速度入手。原用虹及管直徑較大（為Φ15mm），加酸時間約為15 min/罐。為了減緩反應(yīng)速度，改用Φ8mm的虹吸管，使加酸時間延長為30min/罐。反應(yīng)時間延長，硝酸和銀粒反應(yīng)的速度得到了控制，氮氧化物煙氣濃度也降至10 000～20 000mg/m3。減輕了吸附裝置的負荷。

3.2.2 改進銀粉洗滌工藝

改進銀粒洗滌工藝，減少洗滌過程中產(chǎn)生的洗液量，達到減輕冶理裝置負荷的目的；在風(fēng)口及煙囪增設(shè)擋雨板，避免水份進入吸收裝置，避免吸附劑出現(xiàn)遇水粉化失效的問題。

4 改造效果

從2008年3月投入使用以來的情況表明，干法吸附法冶理氮氧化物效果良好，成功地解決了存在的問題，延長了吸附劑的使用壽命，吸附劑的利用率達98%以上。高濃度氮氧化物吸附處理后出口濃度降低到17～121 mg/m3，氮氧化物凈化效率高達98%以上。且操作簡便，適用范圍廣，尾氣氮氧化物的排放濃度低于《大氣污染物綜合排放標準》規(guī)定的排放濃度240mg/m3的限值。吸附治理后不產(chǎn)生二次污染物，并且沒有污水產(chǎn)生，社會、環(huán)境方面效益顯著。表1是某次監(jiān)測的結(jié)果。

表1 某次監(jiān)測結(jié)果

從表1數(shù)據(jù)可以看出，氣體氮氧化物吸附處理后，氮氧化物濃度從1 389～9 820mg/m3降低到17～121mg/m3，氮氧化物凈化效率大于98%，尾氣氮氧化物的排放濃度低于240mg/m3的限值，結(jié)束了冒“黃龍”的歷史。該技術(shù)在國內(nèi)同類技術(shù)中屬領(lǐng)先水平。

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Treatment technology and production practice of high concentrationsnitrogen oxide

XIEWen-qing

This paper introduces the dry adsorption technology for treating nitrogen oxideswith high concentration and its production practice．The technology has reached the leading domestic level among similar technology with the advantagesofhigh absorption rate,long live ofadsorbent,stable emission standard．

high concentration nitrogen oxides；dry adsorption；waste gas treatment

TF832

B

1672-6103（2010）05-0047-03

謝文清(1984—)，男，海南澄邁人，畢業(yè)于中南大學(xué)，助理工程師，從事有色金屬冶金工作。

2010-06-04