氮氧化物处理工艺.doc

氮氧化物(NOx) 废气治理工程实例 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。 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，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。 1. 治理思路与工艺选择 1. 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。 1. 2 工艺选择与系统主要设备 1. 2. 1 工艺流程确定的依据 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。 1. 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12000m3/h。该工程使用的主要设备见表1。 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。 2. 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，本工艺中有几个新特点。 2. 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工作环境。 2. 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。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。本工艺将原有正压通风改为负压通风，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。 2. 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。 2. 4 两级废气净化(吸收)塔是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，其优点如下: 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