船舶尾氣臭氧氧化-海水吸收的脫硫脫硝新工藝研究
摘要: 通過模擬試驗研究了臭氧氧化結合海水吸收同時脫除船用發(fā)動機排氣中SO2 和NOx 的新工藝。在管式反應器內研究了反應溫度、n (O3 ) /n (NO) (物質的量之比) 、碳氫、SO2 等對臭氧氧化NO的影響,并對模擬尾氣進行了臭氧氧化結合海水吸收的脫硫脫硝試驗。結果表明, n (O3 ) /n (NO)對臭氧氧化NO影響很大,NO氧化率隨n (O3 ) /n (NO)呈線性增長, n (O3 ) /n (NO)為1,反應溫度分別為常溫、150 ℃和200 ℃時,NO氧化率分別達到99. 0%、98. 3%和98. 1%;反應溫度低于200 ℃時,溫度對臭氧氧化NO影響很小,而當反應溫度升至275 ℃時,NO氧化率明顯下降,這與臭氧在較高溫度下分解有關; SO2在O3 /NO / SO2 /N2 /O2 體系和O3 /NO /C2H4 /SO2 /N2 /O2 體系中對臭氧氧化NO都沒有影響; 200 ℃以下, C2H4 對臭氧氧化NO影響很小,而在275 ℃時, C2H4 對臭氧氧化NO 有一定促進作用; 模擬尾氣經臭氧氧化2海水吸收后,脫硫率為98. 5% ,n (O3 ) /n (NO)為1時的脫硝率為91. 0% ,NO能耗為56. 4 g/ ( kW·h) 。
關鍵詞: 臭氧, NO氧化, SO2 , C2H4 , 海水吸收, 能耗
1997年國際海事組織( IMO)在IMO總部倫敦召開了MARPOL73 /78締約國大會,批準了MARPOL73 / 78公約的一個新增附則,即附則V《I 防止船舶造成大氣污染規(guī)則》。該規(guī)則的出現,促進了一些發(fā)達國家更為嚴格的地方排放標準和控制計劃的出臺,例如瑞典要求國內船舶NOx 排放控制為2 g/ ( kW·h) ,這一標準必須裝備船舶尾氣凈化設備才能達到;挪威的目標是國內航海每年減少1萬噸NOx ;波羅的海國家都出臺了類似的控制計劃。美國對一些沿海水域,如加利福尼亞沿岸等,已實施15%氧氣時NOx 排放限制在100 ×10- 6或更低的法規(guī),美國環(huán)境保護局( EPA) 提議航行在EPA控制水域的船舶如希望繳付最低“使用費”,則必須將柴油機尾氣NOx 排放水平降低80% 或更低,這意味著船舶必須裝備尾氣凈化設備。但目前還沒有合適的船舶尾氣凈化設備可供選擇。以尿素 (氨)為還原劑的選擇性催化還原法( SCR)曾在上世紀90年代一些船舶上應用,但SCR設備龐大,初投資和運行費用高,還存在氨的儲運和氨的超標排放問題, 特別是存在尾氣中的SO2 和NH3 反應生成的硫酸銨對催化反應器通道的堵塞和對催化劑的污染問題,所有這些決定了該法不適合于船舶應用。另外,船舶主機一般以重油為燃料,特別是遠洋船舶多以劣質渣油為燃料,燃油的平均含硫量高達2. 7% ,因此船舶尾氣的SO2 排放也是個大問題。
臭氧作為一種強氧化劑,已大量應用于水處理等領域,同時在臭氧氧化氮氧化物和碳氫等有害氣體方面也已有一些研究。
筆者根據船舶動力系統(tǒng)的運行特點,研究了船舶尾氣臭氧氧化2海水吸收的脫硫脫硝新工藝,其原理是利用臭氧將NO氧化成NO2 ,再利用海水吸收尾氣中的NO2 和SO2 ,同時脫硫脫硝。該工藝的特點是沒有氨等添加劑,沒有催化劑,沒有副產品回收,適合于船舶尾氣凈化。
1 試驗裝置
2 試驗與結果
3 結 論
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