O3-NH3协同活性焦脱硫脱硝的均相预反应特性研究

为进一步提高活性焦脱硫脱硝性能,提出臭氧（O₃）预氧化协同喷氨（NH₃）的工艺优化思路.通过在固定床上开展相关均相反应实验,研究外部引入的O₃、NH₃对NO_x、SO₂的反应特性.结果表明,O₃对NO的氧化反应为逐级过程,随着O₃/NO物质的量比增大,O₃将NO依次氧化为NO₂和N₂O₅.O₃对SO₂的均相氧化作用十分有限,O₃/SO₂=1时SO₂氧化率低于5.0%.在O₃预氧化条件下喷入NH₃后,O₃/NH₃=1时约有6.7%的O₃消耗量;当O₃/NO=1时,预氧化产物NO₂含量显著下降,同时NO排放浓度小幅上升;当O₃/NO=1.5时,NO_x排放水平与未喷入NH₃条件时相当.在O₃和NH₃协同作用下,SO₂的氧化率显著提高,推测此时脱硫反应产物为更加稳定的NH₄HSO₄或（NH₄）₂SO₄.O₃-NH₃协同脱硫脱硝反应中,O₃/NO不超过1时,NH₃-NO₂和NH₃-SO₂反应同时发生,提高NH₃引入量能够同时提高脱硫率和脱硝率.O₃/NO > 1时,NH₃-N₂O₅反应优先级最高,N₂O₅对NH₃的消耗抑制了NH₃-SO₂脱硫反应发生.仅运用O₃预氧化和NH₃协同作用方式的脱硫脱硝效率较为有限,但对烧结烟气中氮、硫污染物的形态的改变产生重要影响.     

长春市大气SO2、O3和NOx的变化特征及来源

为研究长春市采暖期大气污染物的污染水平及其随时间的变化特征,于2012年1—6月通过在线监测仪获取了大气中ρ(SO₂)、ρ(O₃)和ρ(NO_x),利用HYSPLIT(混合型单粒子拉格朗日综合轨迹模式)后向轨迹模型结合地面气象资料,初步分析了该市大气污染物的可能来源及传输过程. 结果表明:观测期间ρ(SO₂)和ρ(NO_x)的日均值分别为(25.0±21.6)和(54.4±34.0)μg/m3,ρ(O₃)最大8 h平均值为(85.0±26.2)μg/m3,ρ(SO₂)、ρ(NO_x)和ρ(O₃)的变化范围分别为2.3~131.0、17.6~183.7和31.0~173.3 μg/m3;其中ρ(O₃)日均值超过GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值的时间为2 d,ρ(SO₂)和ρ(NO_x)均未超过二级标准限值,但ρ(SO₂)日均值在采暖期超过GB 3095—2012一级标准限值的时间为23 d,占采暖期的24%. 采暖期ρ(SO₂)日变化为双峰型,峰值出现在06:00和20:00左右,而在非采暖期表现为单峰型,峰值出现在08:00左右;ρ(O₃)表现为单峰型,峰值出现在13:00─15:00;ρ(NO_x)在采暖期表现为双峰型,而在非采暖期表现为单峰型. 对观测期间72 h内HYSPLIT后向轨迹模拟结果和气象数据的分析表明,长春市大气污染主要受本地源的影响,偏西气流易对污染物造成积累,而偏东气流有利于污染物扩散.      

气相臭氧深度氧化协同湿法吸收脱硝工艺的氮平衡研究:以某钢铁公司300 m2烧结烟气脱硫脱硝系统为例

目前,气相臭氧深度氧化协同湿法吸收脱硝技术已成功应用于多套大型烧结烟气超低排放治理工程。然而,有关氧化产物通过吸收系统时能否从气相高效传递至液相,能否实现氮平衡等问题尚未形成共识。为此,针对某钢铁公司300 m2烧结烟气气相臭氧深度氧化协同湿法吸收脱硫脱硝系统,建立了具有清晰的氮平衡边界和明确的氮输入、输出和累积项,并且尽可能减少动态变化参数的氮平衡研究方法。在此基础上开展了氮平衡研究,结果表明:脱硫脱硝系统的氮转化率为96.4%,表明烟气中的NO_x经臭氧深度氧化后可高效吸收。随着烟气进入和排出脱硫脱硝系统的气态NO_x,随着冲洗水进入和随着石膏排出脱硫脱硝系统的NO₃-,以及吸收塔、缓冲池中累积的NO₃-是最主要的氮输入、输出和累积项,也是针对实际工程开展氮平衡研究应重点考虑的氮组分项。     

气相臭氧氧化协同湿法吸收脱硝技术的性能和氮转化

气相臭氧氧化协同湿法吸收脱硝技术具有脱除效率高、设备简单、投资低、运行易控等优点,适用于钢铁烧结、焦炉和陶瓷等较低温度（<150℃）和较低NO_x浓度（<400 mg/m3）烟气的深度净化。从理论上分析了臭氧氧化协同湿法吸收脱硝反应过程物理化学行为,并采用傅里叶红外光谱和离子色谱等方法,分别考察了气相臭氧氧化NO和气相臭氧氧化协同湿法吸收脱硝的氮产物分布,计算氮转化率。结果表明:n（O₃）:n（NO）和水溶性是影响NO氧化程度和氧化产物吸收脱除效率的关键因素。当n（O₃）:n（NO）>1.5时,NO的氧化产物是与SO₂水溶性相当的N₂O₅和HNO₃,均可实现在传统脱硫吸收塔中同步高效脱除,而且产物为稳定性良好的NO₃-。氮平衡分析结果表明,氮转化率接近99%,而不可检测的氮组分可以忽略不计或者不存在。     

利用差分吸收光谱系统对O3，SO2和NO2的监测分析

结合我国对空气质量自动监测系统质量保证的要求及差分吸收光谱(DOAS)技术自身的技术特点,重点讨论了对南京江北地区的大气污染物的DOAS监测数据的质量控制, 并对2007年12月—2008年8月ρ(O₃),ρ(SO₂)和ρ(NO₂)的日、季节变化特征进行了分析. 结果表明:ρ(O₃),ρ(SO₂)和ρ(NO₂)小时均值的频率分布峰值分别出现在30～40,20～30和30～40 μg/m3;三者超过《环境空气质量标准》(GB3095—1996)一、二级标准的频率分别为4.37%和1.02%(O₃),21.78%和0.89%(SO₂),5.65%和0 (NO₂);ρ(O₃)季节变化十分明显,春季最高;ρ(SO₂)和ρ(NO₂)的日变化与局地排放源、大气扩散能力和人类活动密切相关;ρ(O₃)和ρ(NO₂)日变化呈负相关.      

钢铁行业烧结烟气脱硫脱硝技术研究进展

钢铁行业是我国重要的基础行业,也是典型的高污染行业,每年排放大量的二氧化硫(SO₂)和氮氧化物(NO_x)等大气污染物。随着钢铁行业超低排放标准的实施,对大气污染有主要贡献的烧结工序亟须改造现有的或新建先进的脱硫脱硝设施。在介绍烧结烟气特点和排放标准变化的基础上,综述了目前主流应用的单独脱硫技术、单独脱硝技术和同时脱硫脱硝技术的应用现状,以及实验研发阶段的同时脱硫脱硝技术的研发进展,并系统展望了各类技术的未来发展前景。指出在单独脱硫和脱硝技术中,半干法和低温选择性催化还原法(SCR)更具应用潜力,且半干法脱硫+袋式除尘+SCR的工艺组合环境效益最高;同时脱硫脱硝技术中,氧化法和活性焦法尚需进一步提高效率和降低成本,同时脱硫脱硝技术具有潜在发展前景。     

中国东海至南大洋航线海洋近地层大气NOx分布特征

为了探究我国东海至南大洋航线海洋近地层大气NO_x的分布特征,于2015年11月-2016年1月,利用中国极地科学考察船"雪龙号"的观测平台,采用Saltzman法对中国东海至南大洋航线海洋近地层大气NO_x日均浓度进行了监测.结果表明,中国东海至南大洋航线海洋近地层大气ρ（NO_x）的变化范围为0.001~0.038 mg/m3,ρ（NO）的变化范围为0.001~0.033 mg/m3,ρ（NO₂）的变化范围为0（未检出）~0.015 mg/m3.中国东海至南大洋航线海洋近地层大气中,NO是NO_x的主要成分.南极圈外海洋近地层大气中NO_x的分布特征显示距离陆地越近,ρ（NO_x）越高,NO₂/NO（二者质量浓度比值）越大,反映出海陆差异及人为污染对海洋近地层大气的影响.远离陆地的南大洋航段ρ（NO_x）显示较低的大洋背景值.南桑威奇群岛的火山活动导致附近海域异常高浓度的NO_x分布,ρ（NO_x）最高值达0.160 mg/m3,ρ（NO）为0.145 mg/m3,ρ（NO₂）为0.015 mg/m3.西风带的阻隔导致该区域NO_x向周围扩散时,难以穿越西风带,向南极大陆边缘扩散的趋势更加强烈,影响大范围南大洋近地层大气NO_x分布.人为活动可能是南极半岛和中山站附近海洋近地层大气高ρ（NO_x）和高NO₂/NO的原因之一.      

钢铁行业典型烧结机污染物排放特征对比研究

钢铁工业排放是引起空气污染的重要原因之一,烧结工序又是钢铁行业中的排放大户.鉴于此,选取了一台工艺相对落后但仍在我国中西部地区大量存在的90 m2小型步进式烧结机和一台工艺较为先进的450 m2大型带式烧结机,对两台烧结机不同点位的SO₂、NO_x、颗粒物以及烟气Hg等进行实测,并对颗粒物中的元素、水溶性离子、OC和EC进行分析,从而获取不同技术水平、不同污控措施下烧结机污染物排放特征以及与2019年生态环境部办公厅印发的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》中的超低排放限值之间的差距.结果表明:①烧结机头SO₂、NO_x、CO、颗粒物和烟气Hg排放浓度分别为54.69~123.04 mg/m3、187.28~312.58 mg/m3、6 746.04~7 790.83 mg/m3、11.04~19.93 mg/m3和78.97~2 537.07 ng/m3,烧结机尾颗粒物排放浓度为0.76~16.22 mg/m3,机头颗粒物以PM_2.5为主,占比为81.02%~91.49%,机尾颗粒物主要为PM₁₀,占比为71.17%~73.01%.烧结机头SO₂、NO_x、颗粒物以及烧结机尾颗粒物还需分别减排36.00%~71.55%、73.30%~84.00%、9.40%~49.82%和0~38.35%才能满足超低排放限值.②烧结颗粒物主要成分为K、Ca、Na、Mg、Fe、Cl-、SO₄2-、NH₄+、OC和EC等,其占比与烧结机类型、烧结原辅料以及污染物控制措施等因素有关,石灰石-石膏法脱硫后SO₄2-占比增加28.12%,活性炭移动床脱硫后EC占比增加2.15%.③布袋除尘器对烧结机不同粒径颗粒物和烟气Hg的脱除能力比双室五电场静电除尘器分别高出1.25%~5.06%和9.51%,活性炭移动床系统对烧结不同粒径颗粒物以及烟气Hg的去除效果分别比石灰石-石膏法脱硫系统高出9.40%~11.38%和4.31%.研究显示,不同工艺、不同污控措施烧结机大气污染物排放特征存在一定差异,SO₂、NO_x排放浓度与超低排放限值差距较大,烟尘排放浓度与超低排放限值差距较小.      

FeⅡEDTA络合-Na2SO3还原吸收NO性能

为研究FeⅡEDTA络合-Na₂SO₃还原吸收NO性能,对制备参数〔pH、V(FeⅡEDTA)(FeⅡEDTA溶液用量)、初始c(FeⅡEDTA)、n(FeⅡ)∶n(EDTA)〕和操作条件〔温度、φ(O₂)、烟气流量、入口ρ(NO)〕及SO₃2-〔以c(Na₂SO₃)计〕进行了考察,并采用FT-IR(傅里叶红外光谱仪)和Raman(拉曼光谱仪)等表征手段对吸收体系进行表征.结果表明:①pH和初始c(FeⅡEDTA)对NO络合吸收量影响较显著,V(FeⅡEDTA)和n(FeⅡ)∶n(EDTA)次之.在pH为3～9的范围内,NO络合吸收量先增加后降低,pH为7时达到最大(0.502 mol/mol);初始c(FeⅡEDTA)由0.005 mol/L增至0.025 mol/L,NO络合吸收量随之增加了0.198 mol/mol.②温度和φ (O₂)的升高不利于NO吸收,当温度由30 ℃升至60 ℃、φ (O₂)从0%增至6%,NO络合吸收量却分别降低了71.69%、63.3%;此外,烟气流量和入口ρ (NO)的增加对NO络合吸收量也无显著影响.③SO₃2-的存在显著提高了FeⅡEDTA高效络合NO吸收时间.结合试验结果确定最佳反应条件:pH为7、V(FeⅡEDTA)为550 mL、初始c(FeⅡEDTA)为0.020 mol/L、n(FeⅡ)∶n(EDTA)为1∶1.0、温度为30 ℃、烟气流量为900 mL/min、无氧、c(Na₂SO₃)为0.20 mol/L,此时,NO络合吸收量为1.099 mol/mol,NO最大脱除率达到96.98%.研究显示,溶液中n(FeⅡEDTA)∶n(NO)对络合吸收NO起到主导作用,同时SO₃2-对FeⅡEDTA(NO)还原作用是促进NO吸收的重要机制.      

香港港口近地面O3与氮氧化物浓度变化的多重分形特征

以2012年3月-2014年2月香港葵涌港口大气ρ（O₃）、ρ（NO₂）和ρ（NO_x）的小时均值为研究对象,运用多重分形去趋势互相关分析法,对香港港口近地面ρ（O₃）与ρ（NO₂）和ρ（NO_x）相互作用的多重分形特征进行研究.结果表明:香港港口O₃ vs NO₂[ρ（O₃）vs ρ（NO₂）,下同]的h（2）（广义Hurst指数）为0.80,O₃ vs NO_x[ρ（O₃）vs ρ（NO_x）,下同]的h（2）为0.79,二者的h（2）均大于0.5,表明ρ（O₃）与ρ（NO₂）、ρ（NO_x）间均存在显著的长程交叉相关性.港口ρ（O₃）与ρ（NO₂）、ρ（NO_x）相互关系的多重分形特性在日际和季节上存在显著差异,其中夜晚的O₃ vs NO₂的Δα（分形强度指数）为0.92,O₃ vs NO_x的Δα为0.81,而白天二者的Δα分别为0.59和0.43,说明夜晚的多重分形特征明显强于白天;Δα为春季>夏季>秋冬,表明多重分形程度在春季最强,夏季次之,秋冬季最弱,可能与港口特殊的地理位置和气候条件有关.研究显示,在构建港口ρ（O₃）的预测模型时,需要考虑不同的时间尺度、不同气象条件下ρ（O₃）与ρ（NO₂）、ρ（NO_x）相关性的多重分形特征的差异性.      

燃料特性对铁矿石烧结及烟气排放的影响

采用烧结杯试验,从固体燃烧角度出发,探究燃料结构和粒度对燃烧前锋温度及烧结气氛变化的影响。结果表明:随着燃料中煤粉比例逐渐提高(0~100%),烧结速度提高至4.32 mm/min,利用系数提高至0.13 t/(m2·h);转鼓强度先上升后下降,当煤粉比例为25%时,转鼓指数达到最高(58.4%);烟气中NO_x浓度与CO成分分别提高28.34 mg/m3和0.72%,CO能促进NO的还原反应,抑制NO_x生成。全煤条件下,随着煤粉粒径<1 mm的质量分数由50%降低到10%,烟气中NO_x降低了51.33 mg/m3,提高燃料粒度可降低烟气NO_x排放浓度;而延长烧结时间,NO_x总排放量上升。研究结果可为烧结燃料选择及烟气减排提供参考。     

烧结烟气湿式氨法同时脱硫脱硝实验研究

在鼓泡反应器中进行烧结烟气湿式氨法同时脱硫脱硝的实验研究,考察了添加剂/NO物质的量比、吸收液NH3-NH+4浓度和烟气性质对烧结烟气脱硫脱硝的影响。实验结果表明:随着添加剂/NO物质的量比、烟气温度和NO浓度的增加,脱硝率均呈现先增大后减小的趋势。脱硝率随着吸收液中NH3-NH+4浓度的增大而增大。随着SO2浓度的增大,脱硝率逐渐减小。在所有实验条件下,脱硫率均接近或达到100%。在最佳实验条件下,脱硝率可达61.49%。通过添加添加剂部分氧化烧结烟气,可使烧结烟气湿式氨法脱硫工艺的脱硝率提高20%~30%。     

我国重点行业氮氧化物管控现状及减排策略

氮氧化物(NO_x)减排对于我国细颗粒物(PM_2.5)与臭氧(O₃)复合污染的协同控制至关重要.本文对我国重点行业NO_x管控现状和减排策略进行了综述与展望.研究表明,我国NO_x排放主要来源于工业炉窑和柴油机尾气,其中工业烟气NO_x排放主要来源于钢铁、建材和有色等行业;柴油机NO_x排放主要来源于柴油车、非道路移动机械与船舶.NO_x减排策略主要包括技术措施和政策措施,其中技术措施主要包括清洁燃烧,如低氮燃烧、废气再循环、清洁燃料替代等,以及后处理净化技术,如选择性催化还原技术、选择性非催化还原、臭氧氧化吸收等;政策措施主要包括提升NO_x排放标准,加强排放智能监测监管,布局新能源相关技术等.研究显示：现阶段,机动车和非电行业的NO_x减排仍有较大空间;未来,在“碳达峰碳中和”背景下,通过发展大气污染物和温室气体的协同控制技术,将进一步深度减排NO_x,实现PM...     

垃圾焚烧炉掺烧陈腐垃圾及其配风优化的数值模拟

以某350 t/d的垃圾焚烧炉为研究对象,采用CFD模拟方法研究了城市生活垃圾掺烧填埋场陈腐垃圾及不同配风方案对燃烧过程、流场分布及NO_x排放规律等影响。结果表明:掺烧陈腐垃圾延后了床层焦炭燃烧过程,有利于挥发分析出,从而使燃烧区及烟道气相燃烧更剧烈,提高了炉膛整体温度,但也加剧了局部超温,同时一烟道出口NO_x浓度从247.85 mg/Nm3降低到198.75 mg/Nm3。工况4增大了上下层二次风,使燃烧区流体充分混燃,且烟道流体湍动度增大,使炉膛内温度更加均匀,有利于缓解一烟道高温腐蚀现象。合适的配风比可极大降低一烟道出口NO_x浓度,使之从198.75 mg/Nm3降至89.80 mg/Nm3,同时也延长了炉膛烟气的停留时间。该研究结果可为垃圾焚烧炉改进陈腐垃圾掺烧比和配风比提供参考。     

工业燃煤锅炉烟气循环方式下飞灰的汞吸附特性

为探究燃煤锅炉烟气循环方式下飞灰汞的吸附特性,利用固定床汞吸附装置,对立式煤粉沉降炉不同模拟烟气循环工况条件下形成的飞灰汞吸附特性进行了研究,重点考察了烟气循环比例、煤种、关键燃烧气体组分等因素的影响.结果表明:①烟气循环工况条件下形成的飞灰汞吸附能力明显优于非烟气循环工况（空气燃烧）条件下形成的飞灰,并且随烟气循环比例的增加,飞灰汞吸附量呈逐渐增加趋势.褐煤在净烟气循环比例为60%、40%、20%的条件下形成的飞灰汞吸附量分别是非烟气循环条件下的3.0、2.3和1.6倍.②烟气循环引起燃烧气体氛围中ρ（SO₂）与ρ（NO）的变化会影响飞灰的物化特性及其汞吸附性能.随燃烧氛围中ρ（SO₂）的提高,飞灰汞吸附量先增后减.烟气循环比例为40%且燃烧气体氛围中ρ（NO）为803 mg/m3条件下,ρ（SO₂）为2 857 mg/m3时褐煤与烟煤燃烧形成的飞灰汞吸附量较高（分别为0.45和0.75 μg/g）,分别较ρ（SO₂）为1 428和4 286 mg/m3时提高了25%~300%和53%~78%.随燃烧氛围中ρ（NO）的提高,飞灰汞吸附量呈逐渐增加趋势.烟气循环比例为40%且燃烧气体氛围中ρ（SO₂）为2 857 mg/m3条件下,ρ（NO）为1 205 mg/m3时褐煤和烟煤燃烧形成的飞灰汞吸附量较高,分别较ρ（NO）为803和402 mg/m3时提高了1.2~3.6和1.1~1.6倍.③飞灰中UBC（未燃尽碳）、CaO、MgO及Fe₂O₃可促进飞灰对汞的吸附.与褐煤飞灰相比,烟煤飞灰表现出更优的汞吸附性能,与UBC、CaO、MgO及Fe₂O₃在飞灰中的含量存在一定的正相关性.研究显示,烟气循环方式下飞灰汞吸附特性发生明显变化,煤质的合理选择、烟气循环比例、循环气体成分及浓度参数的优化控制可显著改善燃煤锅炉烟气中汞的排放控制效果.