氮氧化物煙氣通風(fēng)凈化系統(tǒng)裝置的設(shè)計(jì)

氮氧化物煙氣通風(fēng)凈化系統(tǒng)裝置的設(shè)計(jì)

0廠區(qū)環(huán)境危害分析亞硝酸鹽（nox）是一種毒性很高的黃煙。經(jīng)過處理，它將殘余氣體排放到空氣中，并形成與接觸棕（紅色）黃色煙濃度顯著的煙霧，通常被稱為“黃龍”。在許多處理中，nox是最困難的事情，也是污染大氣的元件。如果得不到有效控制不僅對(duì)操作人員的身體健康與廠區(qū)環(huán)境危害極大，而且隨風(fēng)飄逸擴(kuò)散對(duì)周邊居民生活與生態(tài)環(huán)境造成公害。專家預(yù)測(cè)，如不加強(qiáng)控制，到2010年以后氮氧化物將成為中國大氣污染的主要污染物，環(huán)保局今后將加強(qiáng)氮氧化物控制立法建設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)制訂工作，在修訂《大氣污染防治法》和污染源排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將氮氧化物控制作為重點(diǎn)內(nèi)容。浙江某鋁業(yè)公司是咖啡壺出口量大的企業(yè)，在產(chǎn)品表面處理過程中，產(chǎn)生大量的氮氧化物廢氣，該公司曾建有廢氣通風(fēng)凈化裝置，然而廢氣排放仍見“黃龍”，處理效果不盡人意，周邊糾紛不斷。筆者曾有類似工程經(jīng)驗(yàn)，受業(yè)主委托對(duì)其進(jìn)行技改，通過多年的運(yùn)行實(shí)踐，消除“黃龍”營造了和諧社會(huì)環(huán)境。1治理概念和技術(shù)選擇1.1污染物污染物的處理廢氣主要來自酸洗間四只酸洗槽采用硝酸與氫氟酸溶液，對(duì)產(chǎn)品具有獨(dú)特的表面處理使其外觀精美的功效，但在酸洗過程中，將產(chǎn)生大量的NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等有毒有害廢氣，總稱氮氧化物，用NOx通式表示。這些廢氣成分具有強(qiáng)烈的刺激性氣味，尤其當(dāng)產(chǎn)品浸入酸洗槽的瞬間，爆發(fā)彌漫濃烈的棕(紅)黃色酸霧，其特性濃度高(“黃龍”)、氣量大、危害也大。1.2工藝選擇和系統(tǒng)主要設(shè)備1.2.1搭建組合治理設(shè)備NOx氣體(“黃龍”)危害大，治理難度也大。國內(nèi)外報(bào)道過許多方法，歸納有干法、濕法和干濕三種方法。由于各廠產(chǎn)品不同，選擇適合生產(chǎn)實(shí)際的治理工藝方案和凈化設(shè)備十分重要。筆者進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)研，通過反復(fù)對(duì)比，最后確定采用兩級(jí)(二個(gè)階段)濕法廢氣凈化塔治理NOx氣體的方案，并設(shè)計(jì)了一套NOx瞬時(shí)爆發(fā)性濃度極高、廢氣量大，適合敞開作業(yè)的通風(fēng)凈化系統(tǒng)裝置。主要工藝流程如圖1所示。1.2.2nox廢氣排風(fēng)量及附加系數(shù)吸風(fēng)罩、通風(fēng)管道、廢氣凈化塔和風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)與選用決定了整套通風(fēng)凈化系統(tǒng)的正常運(yùn)行和處理效果。首先必須根據(jù)四只酸洗槽敞口面積，計(jì)算實(shí)際需要的NOx廢氣排風(fēng)量，以及整個(gè)通風(fēng)管道、吸風(fēng)罩、凈化塔的阻力損失，選用通風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量和風(fēng)壓損失。同時(shí)還應(yīng)考慮風(fēng)量、風(fēng)壓的附加安全系數(shù)是設(shè)計(jì)通風(fēng)凈化系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)。本系統(tǒng)處理NOx廢氣量為12000m3/h。該工程使用的主要設(shè)備見表1。2工藝特點(diǎn)和處理技術(shù)與原有通風(fēng)凈化NOx廢氣處理工藝相比，本工藝中有幾個(gè)新特點(diǎn)。2.1氣流學(xué)模型當(dāng)產(chǎn)品浸入酸洗槽時(shí)，瞬間爆發(fā)大量棕(紅)黃色酸霧，原有槽邊排風(fēng)罩，因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，吸風(fēng)效果不理想，而彌漫污染操作間。針對(duì)惡劣現(xiàn)狀，根據(jù)氣流學(xué)動(dòng)態(tài)原理，減少氣體紊流和阻力。在不影響操作情況下，設(shè)置頂部與側(cè)邊一體式流線型毒氣通風(fēng)柜。較順暢的捕集酸洗槽外泄酸霧。尤其是瞬時(shí)爆發(fā)性濃度極高的刺鼻性“黃龍”，強(qiáng)制性的進(jìn)入管道與廢氣凈化塔。改善了操作間空氣質(zhì)量與工作環(huán)境。2.2酸性溶液的腐蝕原有風(fēng)機(jī)經(jīng)常發(fā)生葉輪毀損、斷軸、電機(jī)等故障影響正常生產(chǎn)，這是因?yàn)橄跛崤c氫氟酸配制的酸性溶液產(chǎn)生的氣體，比硫酸、鹽酸等滲透腐蝕性還嚴(yán)重。即使采用耐酸防腐性較強(qiáng)的玻璃鋼通風(fēng)機(jī)，也難逃NOx氣體的腐蝕滲透。本工藝將原有正壓通風(fēng)改為負(fù)壓通風(fēng)，經(jīng)前端廢氣吸收塔處理后，將NOx廢氣濃度與腐蝕性降低，延長風(fēng)機(jī)使用壽命。2.3合理設(shè)計(jì)和選定通風(fēng)管道管道走向盡量減少彎管與長度距離，管徑流速合理，并選用內(nèi)壁光滑的PVC或PP材質(zhì)，以減少摩擦系數(shù)與通風(fēng)系統(tǒng)阻力。2.4nox廢氣的傳質(zhì)機(jī)理采用強(qiáng)制性(離心通風(fēng)機(jī))機(jī)械抽風(fēng)，將酸洗槽產(chǎn)生的NOx廢氣，瞬時(shí)爆發(fā)性的“黃龍”，經(jīng)捕集抽風(fēng)罩、通風(fēng)管道引入廢氣凈化塔底側(cè)沿塔內(nèi)上升，吸收液在填料層或旋流(斜孔)板中均勻分布，并向下流動(dòng)。塔內(nèi)是以氣、液傳質(zhì)雙膜理論為機(jī)理，使氣體與液體溶劑之間充分接觸，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，處在劇烈的擾動(dòng)狀態(tài)。傳質(zhì)過程是化學(xué)反應(yīng)過程的一個(gè)重要基本過程。為了增強(qiáng)氣液傳質(zhì)功效，關(guān)鍵在于選擇抗堵塞、噴射力度與細(xì)密度大的噴嘴，與優(yōu)良的填料或新穎的旋流(斜孔)板，其優(yōu)點(diǎn)如下:1)單位體積比表面積大，增加氣液接觸的表面積，傳質(zhì)能力強(qiáng)。2)能改變氣體流向，造成氣液交換的連續(xù)通道，操作彈性大。3)耐腐蝕、壽命長、抗污能力強(qiáng)，可反復(fù)使用。NOx廢氣不同于SO2、HCl、H2SO4等酸霧，只需一臺(tái)廢氣凈化塔。本工藝依據(jù)NOx廢氣成分復(fù)雜、濃度高、難于治理的特性，系統(tǒng)中設(shè)計(jì)兩個(gè)階段即兩級(jí)廢氣凈化(吸收)塔，以增加NOx與吸收液傳質(zhì)過程，有充分的反應(yīng)時(shí)間使NOx廢氣擴(kuò)散于液相，被吸收溶解與凈化。2.5nox廢氣的回收利用筆者通過多年實(shí)踐與積累經(jīng)驗(yàn)，采用兩級(jí)濕法治理高濃度、大風(fēng)量NOx廢氣時(shí)，重要的問題是不僅選用氣相傳質(zhì)系數(shù)大、負(fù)荷高、壓降低、操作彈性寬的理想設(shè)備，而且需要配制合理的吸收劑。產(chǎn)生與排放的NOx廢氣是以二氧化氮與一氧化氮為主，在空氣中呈紅棕色氣體。其中NO不同于其他酸性氣體難溶于水，即使強(qiáng)性堿液也難于把它吸收。針對(duì)NO特性，必須在進(jìn)入凈化塔的NOx廢氣中加入一定量的空氣，使一氧化氮有足量的空氣進(jìn)行氧化，第1級(jí)用水作吸收液，可節(jié)約化工原料，其機(jī)理是在引風(fēng)旋流作用下，NOx廢氣在第1級(jí)多功能廢氣凈化塔中被水吸收，生成硝酸和一氧化氮，即:其反應(yīng)中的2/3的NO2轉(zhuǎn)化成HNO3,1/3的NO2轉(zhuǎn)化成NO，再與氧作用生成NO2，而繼續(xù)被水吸收。其濃度降低，但水吸收只能作為初步預(yù)處理，其棕黃色可見度及NOx有毒物質(zhì)，仍未徹底除凈。因此，在水吸收后再接入第2級(jí)高效廢氣凈化塔，經(jīng)配制的專用藥液吸收去除。根據(jù)NOx廢氣成分復(fù)雜、濃度高、難于治理的特性，用純堿或氫氧化鈉溶液作為吸收劑，效果不理想，難于達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。為此，本工藝配制催化還原劑混合吸收液，對(duì)高濃度NOx廢氣有很好的吸收率，強(qiáng)化了吸收過程，增加了反應(yīng)速率，提高了吸收效率與凈化效果。3處理效果3.1系統(tǒng)執(zhí)行效果經(jīng)過調(diào)試運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行效果見表2。3.2處理工藝經(jīng)濟(jì)的技術(shù)分析治理工程主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表3。4ox廢氣排放的意義本工藝及處