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船舶废气中含有大量氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等污染物,对人类健康和生态环境造成严重危害。国际海事组织制定了严格的排放标准以限制船舶NOx、SOx等污染物的排放。目前,虽然选择性催化还原(SCR)、废气再循环(EGR)等脱硝技术和湿法脱硫技术(WFGD)在船舶领域已有所应用,但仍缺少可实船应用的脱硫脱硝一体化技术。臭氧(O3)具有强氧化性,可与湿法洗涤结合,用于烟气脱硫脱硝。传统O3氧化脱硝工艺采用烟道注入O3与湿法洗涤串联结合的方式,存在系统体积较大、高温脱硝效果差等问题。本课题组提出一种O3氧化-湿法洗涤同位协同的船舶废气脱硝新方法,即将O3直接注入到湿法反应器中。在此基础上,本文基于小试级别的实验系统,初步研究了 O3氧化NO性能和湿法洗涤过程对O3氧化NO性能的影响,并将O3氧化与Na2SO3等还原剂湿法洗涤同位结合,采用三乙醇胺(TEOA)和碳酸钠(Na2CO3)等液相添加剂强化NOx去除效果。具体开展的研究内容如下:首先,基于自行搭建的O3氧化-湿法洗涤同位协同脱硝系统,实验研究了烟气温度、O3浓度对O3自分解和O3氧化NO性能的影响。结果表明,烟气温度对O3自分解的影响较大。当烟气温度由200℃升至300℃时,O3自分解率可由18%增加至84%。在此温度范围内,O3氧化NO的效果将受到严重影响。当烟气温度为50℃,O3/NO摩尔比为1时,NO氧化率可达到100%,O3可高效地将NO氧化为NO2。其次,实验研究了湿法洗涤过程对烟气温度、O3利用率以及O3氧化NO性能的影响。结果表明,当烟气温度在200-300℃范围内时,湿法洗涤可有效降低烟气温度,明显提高O3利用率和NO氧化效果。当烟气初始温度为250℃时,湿法洗涤后烟气温度降至55℃,O3利用率增加至90%,NO氧化率增加至80%。在此基础上,将O3氧化与Na2SO3等还原剂湿法洗涤同位结合,实验研究了还原剂种类、Na2SO3溶液pH值、Na2SO3初始浓度等因素对脱硝性能的影响,并基于优化后的实验条件开展了连续实验,分析了NOx去除效果,表征了液相离子产物。结果表明,O3与Na2SO3的协同脱硝效果较好,且在脱硝过程中,O3不会明显被Na2SO3消耗。当溶液pH值在8-11范围变化时,NOx去除率基本保持稳定。随着Na2SO3初始浓度的增加,出口烟气中NO2浓度逐渐降低,NO浓度略有增加。O3氧化-Na2SO3湿法洗涤脱硝的液相离子产物主要为SO42-。此外,脱硝后会产生少量NO3-。最后,实验研究了尿素、TEOA、Na2CO3等添加剂对O3氧化-Na2SO3湿法洗涤同位协同脱硝效果的影响。结果表明,尿素对去除NOx无明显增强作用。TEOA或Na2CO3与Na2SO3复合可明显提高NOx去除率。当烟气流量为50 m3/h、烟气温度为250℃、NO浓度为200 ppm、O3浓度为200 ppm、Na2SO3初始浓度为1 wt%时,加入浓度分别为0.38 wt%的 TEOA 和 0.07 wt%的 Na2CO3 后,NOx 去除率可达 61%。