氮氧化物(NOx)废气治理工程实例

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1、Dec. 2009, Volume 3, No.12 (Serial No.25) Journalof Environmental Science and Engineering, ISSN 1934-8932, USA氮氧化物（NOx）废气治理工程实例1 2赵济强，金建兴（1.南京市环境科学学会，江苏南京210024 ; 2.无锡市西漳通风设备厂，江苏无锡214171 ）摘 要：针对氮氧化物（NOx）废气瞬时爆发性浓度极高、气量大、难于治理的危害特性，设计了一 套适合敞开作业的通风净化系统装置。该工程既解决了原有NOx废气处理工艺的难题，提高NOx废气处理技术，又解决了“黄龙”对大气的污染，

2、达到保护环境与社会和谐的统一。关键词：氮氧化物（NOx）废气；两级废气净化塔；消除“黄龙”#Dec. 2009, Volume 3, No.12 (Serial No.25) Journalof Environmental Science and Engineering, ISSN 1934-8932, USA#Dec. 2009, Volume 3, No.12 (Serial No.25) Journalof Environmental Science and Engineering, ISSN 1934-8932, USA1引言氮氧化物（NOx ）是一种毒性很大的黄烟，不 经治理通过烟囱

3、排放到大气中， 形成触目的棕（红） 黄色烟雾，俗称“黄龙”，在众多废气治理中 NOx 难度最大，是污染大气的元凶。如果得不到有效控 制不仅对操作人员的身体健康与厂区环境危害极 大，而且随风飘逸扩散对周边居民生活与生态环境 造成公害。专家预测，如不加强控制，到2010年以后氮氧化物将成为中国大气污染的主要污染物， 环保局今后将加强氮氧化物控制立法建设和标准 制订工作，在修订大气污染防治法和污染源排 放标准时，将氮氧化物控制作为重点内容2。浙江某铝业公司是咖啡壶出口量大的企业，在 产品表面处理过程中，产生大量的氮氧化物废气， 该公司曾建有废气通风净化装置，然而废气排放仍 见“黄龙”处理效果不尽人意

4、，周边纠纷不断。笔 者曾有类似工程经验，受业主委托对其进行技改， 通过多年的运行实践，消除“黄龙”营造了和谐社 会环境。2. 治理思路与工艺选择2.1 NOx废气来源及废气特性分析废气主要来自酸洗间四只酸洗槽采用硝酸与 氢氟酸溶液，对产品具有独特的表面处理使其外观 精美的功效，但在酸洗过程中，将产生大量的NO、 NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5 等有毒有害废气， 总称氮氧化物，用 NOx通式表示。这些废气成分具有强烈的刺激性气味，尤其当 产品浸入酸洗槽的瞬间，爆发弥漫浓烈的棕（红） 黄色酸雾，其特性浓度高（“黄龙”）、气量大、危 害也大。2.2工艺选择与系统主要设备2.2.1工艺流

5、程确定的依据NOx气体（“黄龙”）危害大，治理难度也大。 国内外报道过许多方法，归纳有干法、湿法和干湿 三种方法。由于各厂产品不同，选择适合生产实际 的治理工艺方案和净化设备十分重要。笔者进行了 现场调研，通过反复对比，最后确定采用两级（二 个阶段）湿法废气净化塔治理NOx气体的方案，并设计了一套 NOx瞬时爆发性浓度极高、废气量 大，适合敞开作业的通风净化系统装置。主要工艺 流程如图1所示。2.2.2通风净化系统的关键及主要设备吸风罩、通风管道、废气净化塔和风机的设计 与选用决定了整套通风净化系统的正常运行和处 理效果。首先必须根据四只酸洗槽敞口面积，计算实际 需要的NOx废气排风量，以及整

6、个通风管道、吸 风罩、净化塔的阻力损失，选用通风机的排风量和 风压损失。同时还应考虑风量、风压的附加安全系#Dec. 2009, Volume 3, No.12 (Serial No.25) Journalof Environmental Science and Engineering, ISSN 1934-8932, USA#Dec. 2009, Volume 3, No.12 (Serial No.25) Journalof Environmental Science and Engineering, ISSN 1934-8932, USA【作者简介】赵济强（1945-），男，专科，高工；

7、研究方向：电镀、涂装等表面处理行业的废气、废水的环保设备与治理 工程的技术咨询与设计。E-mail: I.#氮氧化物（NOx ）废气治理工程实例数是设计通风净化系统的重要技术指标。本系统 处理NOx废气量为12000 m3/h。该工程使用的主要 设备见表1。#氮氧化物（NOx ）废气治理工程实例#氮氧化物（NOx ）废气治理工程实例NOx废气一上水循环系统吸收液循环系统废水处理站图1 NOx 废气治理工艺流程#氮氧化物（NOx ）废气治理工程实例#氮氧化物（NOx ）废气治理工程实例表1 主要设备一览表设备名称型号规格数量备注流线型毒气抽风柜3000X600X13002座耐酸防腐PP或PVC材

8、质通风管道D600 12m配有弯管与柔性接口等玻璃钢离心通风机BF4-72-8C1台配有减震台与电机防雨罩循环液泵50YV-2-35-201台配有调节阀与电机防雨罩多功能废气吸收塔WXS-24型1台有配液槽高效废气净化塔FQX-20型1台有配液槽塔体井子架3000X3000X80001座配有爬梯、顶部有监测台排空风管D600 25m有监测采样口注：表中除塔体井子架采用 A3 （需涂刷防锈底漆2遍与面漆3遍）其余必须采用耐酸防腐性强的PP、PVC或FRP材质#氮氧化物（NOx ）废气治理工程实例#氮氧化物（NOx ）废气治理工程实例3. 工艺特点与处理技术与原有通风净化 NOx废气处理工艺相比，

9、本 工艺中有几个新特点。3.1改进传统结构的槽边排风罩当产品浸入酸洗槽时，瞬间爆发大量棕（红） 黄色酸雾，原有槽边排风罩 ，因结构设计不合理， 吸风效果不理想，而弥漫污染操作间。针对恶劣现 状，根据气流学动态原理，减少气体紊流和阻力。 在不影响操作情况下，设置顶部与侧边一体式流线 型毒气通风柜。较顺畅的捕集酸洗槽外泄酸雾。尤 其是瞬时爆发性浓度极高的刺鼻性“黄龙”，强制性的进入管道与废气净化塔。改善了操作间空气质 量与劳动环境。3.2保证通风系统能正常运行原有风机经常发生叶轮毁损、断轴、电机等故 障影响正常生产，这是因为硝酸与氢氟酸配制的酸 性溶液产生的气体，比硫酸、盐酸等渗透腐蚀性还 严重。

10、即使采用耐酸防腐性较强的玻璃钢通风机， 也难逃NOx气体的腐蚀渗透。本工艺将原有通风 正压改为负压通风，经前端废气吸收塔处理后，将 NOx废气浓度与腐蚀性降低，延长风机使用寿命。3.3合理设计与选用通风管道管道走向尽量减少弯管与长度距离，管径流速 合理，并选用内壁光滑的 PVC或PP材质，以减少 摩擦系数与通风系统阻力5。3.4两级废气净化（吸收）塔是该系统的关键 主要设备采用强制性（离心通风机）机械抽风，将酸洗 槽产生的NOx废气，瞬时爆发性的“黄龙”，经捕 集抽风罩、通风管道引入废气净化塔底侧沿塔内上 升，吸收液在填料层或旋流 （斜孔）板中均匀分布， 并向下流动。塔内是以气、液传质双膜理论

11、为机 理，使气体与液体溶剂之间充分接触，进行化学 反应，处在剧烈的扰动状态。传质过程是化学反应过程的一个重要基本过 程。为了增强气液传质功效，关键在于选择抗堵塞、 喷射力度与细密度大的喷嘴，与优良的填料或新颖 的旋流（斜孔）板，其优点：（1）单位体积比表面积大，增加气液接触的表面积，传质能力强；（2）能改变气体流向，造成气液交换的连续通道，操作 弹性大；（3）耐腐蚀、寿命长、抗污能力强，可反 复使用。NOx废气不同于 SO2、HCI、H2SO4等酸雾只 需一台废气净化塔。本工艺依据NOx废气成分复杂、浓度高、难于治理的特性，系统中设计两个阶 段即两级废气净化（吸收）塔，以增加 NOx与吸 收液

12、传质过程，有充分的反应时间有利于NOx废气扩散于液相，被吸收溶解与净化。3.5配制吸收液笔者通过多年实践与积累经验，采用两级湿法 治理高浓度、大风量 NOx废气时，重要的问题是 不仅选用气相传质系数大、负荷高、压降低、操作 弹性宽的理想设备，而且需要配制合理的吸收剂。产生与排放的 NOx废气是以二氧化氮与一氧 化氮为主，在空气中呈红棕色气体。其中NO不同于其它酸性气体难溶于水，即使强性碱液也难于把 它吸收。针对NO特性，必须在进入净化塔的 NOx 废气中加入一定量的空气，吸收一氧化氮有足量的 空气进行氧化，第一级用水作吸收液，显然是节约 了化工原料，其机理是在引风旋流作用下，NOx废气在第一级

13、多功能废气净化塔中被水吸收，生成硝 酸和一氧化氮，即：3NO2+H2O 2HNO 3+NO其反应中的2/3的NO2转化成HNO3, 1/3的 NO2转化成NO,再与氧作用生成 NO2,而继续被 水吸收。其浓度降低，但水吸收只能作为初步预处 理，其棕黄色可见度及NOx有毒物质，仍未彻底除净。因此，在水吸收后再接入第二级高效废气净 化塔，配制的专用药液吸收去除。根据NOx废气成份复杂、浓度高、难于治理 的特性，用纯碱或氢氧化钠溶液作为吸收剂，效果 不理想，难于达到排放标准。为此，本工艺配制催 化还原剂混合吸收液，对高浓度NOx废气有很好的吸收率，强化了吸收过程，增加了反应速率，提 高了吸收效率与净

14、化效果。4. 处理效果4.1经过调试运行，系统运行效果见表2表2运行效果单位：mg/m 3NOx污染物监测点数据均值进气口87432625717500排放口89.6 118.2103.9排放标准24040注：1.表2中进气口采样点，在吸风罩与前级吸收塔 中部通风管道处；排气口采样点；在排气筒距净化塔.5m处；2.表2中数据为上、下午各两个运行时段共4次，实际监测的最低与最高 NOx污染物浓度；3.标准是以达到大 气污染物综合排放标准（GB16297-1996 ）中，按新污染源 大气污染物排放限值执行（排气筒高度羽5m ）。4.2处理工艺经济技术指标分析 治理工程主要经济技术指标见表3表3 主要

15、经济技术指标项目指标值处理风量/ （m3.h-1）12000NOx废气减排量（kg.h-1）208.75使用功率/kw16.5工程造价/万元23.8运行成本/元.m3废气0.002占地面积/m247.5注：表3中使用功率是系统运行实际电机功率，工程造价是指系统所有设备、电气管道及安装、调试工程总投资； 运行成本包括电费、药剂费，不包括设备维修和折旧费等。5. 结论本工艺及处理技术对难度较大的 NOx废气治 理是可行的，经济上相对合理。NOx废气排放符合 GB16297-1996大气污染物综合排放标准 的要求， 控制氮氧化物废气排放总量，解决了尾气排放不见“黄龙”，取得了较好的环境效应，对大气质量环 境保护与社