小型玻璃窑炉NOx废气净化方案
一．概述
小型玻璃窑炉废气的测定参数如下：
（1）NO浓度3200ppm
（2）NO2浓度1200ppm
(3) 测试位置废气温度：50-70℃
（4）测试位置管径300mm，风速2-2.4m/s;
（5）氧含量：20%
（6）风量换算，小于1000m3/h；为了稳妥，设计中准备采用3000m3/h。
二．设计依据、原则及主要设计参数
2.1设计依据
1．《大气污染物综合排放标准》（GB16297－1996）；
2．《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；
3．《钢结构设计规范》（GBJ17-88）；
4．《工业管道施工及验收标准》（GBJ-235-82）；
2.2排放标准
执行标准：《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）。
NOx：最高允许排放浓度为240mg/m3；20m高烟囱，二级排放标准速率为1.3kg/h；厂界外浓度最高点（无组织排放）为0.12mg/m3。
2.3设计要求和原则
1．净化设备的设计及选型遵循“技术先进、经济实用”的原则；
2．设计要做到投资省，运行费用低；
3．确保废气达到标准和要求排放；
4．确保净化系统能够安全、稳定的运行；
5．吸收液循环系统采取闭路循环，减少药剂的损耗和碱液循环管道的磨损，提高系统的运行可靠性和耐用性。
2.4主要设计参数及目标
1．废气排放量及有害组分浓度
废气排放量3000m3/h（窑炉总排放量），净化设备进口废气温度约为80℃（设置辅助降温措施），废气主要有害成分为NO，NO的最高浓度为3200ppm。
2．废气净化设备控制条件：
处理能力：3000m3/h
废气有害组分浓度：
NO2：进口6381mg/Nm3, 出口240mg/Nm3
温度：进口～80℃，出口30～ 40℃
2.5内容与范围
1．窑炉废气从窑炉抽风系统出口（楼顶）至废气净化后达标排放所需要的净化装置及其电气、附属管路系统；
2．净化系统的总图布置、设备安装位置、土建基础、水系统布置及管道走向等需与业主协商并互相确认后确定。
三．净化系统设计方案
目前常用的治理废气中NOx的主要技术有：催化还原法、液体吸收法和固体吸附法等三类措施。
3.1 NOx废气的净化工艺介绍
3.1.1NOx的主要治理技术及对比
1．催化还原法
催化还原法包含非选择性催化还原法和选择性催化还原法两种：
非选择性催化还原法：用CH4、H2、CO及其它燃料气作还原剂与NOx进行催化还原反应，废气中的氧参加反应，放热量大。
选择性催化还原法：用NH3作还原剂将NOx催化还原为N2，废气中的氧很少与NH3反应，放热量小。
2．液体吸收法
液体吸收法包含水吸收法、稀硝酸吸收法、碱性溶液吸收法、氧化-吸收法、吸收-还原法、络合吸收法六种。
水吸收法：用水作吸收剂对NOx进行吸收，吸收效率低，仅可用于气量小、净化要求不高的场合，不能净化含NO为主的NOx。
稀硝酸吸收法：用稀硝酸作吸收剂对NOx进行物理吸收与化学吸收，可以回收NOx，消耗动力较大。
碱性溶液吸收法：用NaOH、Na2CO3、Ca(OH)2、NH4OH等碱溶液作吸收剂对NOx进行化学吸收，对于含NO较多的NOx废气，净化效率低。
氧化-吸收法：对于含NO较多的NOx废气，用浓硝酸、O3、KMnO4等作氧化剂，先将NOx中的NO部分氧化成NO2，然后再用碱溶液吸收，使净化效率提高。
吸收-还原法：将NOx吸收到溶液中，与(NH4)2SO3、(NH4)HSO3、Na2SO3等还原剂反应，NOx被还原为N2，净化效率较好。
络合吸收法：利用络合吸收剂FeSO4、Fe(Ⅱ)-EDTA及Fe(Ⅱ)-EDTA- Na2SO3等直接同NO反应，NO生成的络合物加热时重新释放出NO，从而使NO能富集回收。
六种液体吸收法中，较常用的是碱液吸收法和氧化-吸收法。
3．固体吸附法
固体吸附法是用丝光沸石分子筛、泥煤、风化煤等吸附废气中的NOx，将废气净化。
4．三类NOx治理技术的对比如下：
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3.2净化工艺的选择
依据NOx废气的净化工艺介绍中所述的各种净化方法的对比结果，综合小型玻璃窑炉的废气情况，要使废气中NOx达标排放，净化工艺最好采用碱液吸收法+活性炭吸附法进行组合使用。
用碱液吸收法净化废气中的Cl2及NO2时，常用的吸收剂有NaOH、Na2CO3、Ca(OH)2、NH4OH等。碱性溶液和NO2反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，和Cl2反应生成氯酸盐和次氯酸盐。
几种碱性溶液吸收剂中，用Ca(OH)2溶液吸收，由于其主要来自石灰，而且未溶解的石灰易堵塞管道，此法不常采用；用Na2CO3溶液吸收，净化效率不如用NaOH溶液或氨水吸收高；而用NaOH溶液或氨水吸收效果好，设备简单，操作方便，但固体NaOH的储藏及运输均比氨水方便。因此，本方案选用NaOH溶液作为吸收剂，NaOH溶液用固体NaOH现场配置。
3.3废气治理工艺
采用第一级吸收塔直接喷淋，水气直接热交换，其交换效率在96-100%，塔的液气比按6 L/ m3考虑（实际要达到8-10）,则循环水量为24 m3；一般工厂自来水按25℃考虑，第一级塔可以把150℃废气温度降到：
η=(150-t)/(150-25)=0.96,
t=30℃;
一般高效率的碱液吸收要求温度小于40℃，本方案在一级完全可以做到，从平衡的角度看以后两级就是提高吸收效率了。
另外废气在塔内的放热为：
Q=4000x1.2x0.24x(150-30)=138240kcal/h;
考虑塔壁和管道热损失为15-20%，则参加水气热交换的热量为：
138240x0.85=117504 kcal/h;
热交换后水的温升为：
△t=117504/24x1000x1=4.89;
也就是喷淋热交换后水温达到29.89 ℃，符合吸收的温度操作条件。所以，直接喷淋降温没有技术上的困难。
另外只要把喷淋循环的水量和运行时候，保证先开启水泵运行5-10分钟后再进废气，一般的玻璃钢和PP材料塔就可以了，没有必要做不锈钢的塔。
第二级加活性炭吸附，再没有饱前，是可以肯定的说达标的，活性炭的装填量按其重量的15%考虑饱和（有资料介绍可以到40-50%），那么有：
719-240=479 mg/Nm3
则，1小时需要达标吸附的NOx为479x4000=1.9kg；
如果选择活性炭做后级处理，用200kg活性炭，饱和吸附量为30kg,更换或者再生周期为16小时，如果按1000kg考虑，则饱和时间是80小时，增加1个活性炭吸附器，简单的投资为4-5万元可以做到，但是没有再生。
如果甲方愿意，可以考虑一级吸收+加一级活性炭吸附，在没有饱和的情况下进行检测，可以达到标准要求。
3.4废气处理工艺的特点
工艺中选用的酸雾吸收塔具有吸收率高、吸收效果稳定的优点，设备防腐性能好，使用寿命长。
吸收塔所用吸收液吸收效果好，产生的废液属含盐废水，易于处理，对废水处理系统的处理效果不会产生不利影响。
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