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系統識別號 U0002-2706201310261500
中文論文名稱 氮氧化物吸收程序操作參數研究
英文論文名稱 Pilot Study for Two-stage NOx Absorption process
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 水資源及環境工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Water Resources and Environmental Engineering
學年度 101
學期 2
出版年 102
研究生中文姓名 周冠瑋
研究生英文姓名 Kuan-Wei Chou
學號 699480561
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2013-06-04
論文頁數 73頁
口試委員 指導教授-陳俊成
委員-江旭程
委員-鄭耀文
委員-陳俊成
中文關鍵字 洗滌塔  氮氧化物  NO轉化率  NO2去除率 
英文關鍵字 scrubber  nitrogen oxides  NO conversion rate  NO2 reduction rate 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 光化學煙霧的前驅物質與形成酸雨的主要因素皆為NOx,因此氮氧化物處理技術的研發已成為必要的趨勢。然而,業界目前大多以選擇性觸媒還原法(SCR)及選擇性非觸媒還原法(SNCR)乾式處理法處理氮氧化物。大部分的氮氧化物控制技術,其處理設備大多是針對單一污染物所設計的,若要同時處理不同之污染物,則需建置另一套系統。故本研究則採用能針對多種污染物的濕式洗滌塔進行NOx的吸收。
本研究利用小型兩段式溼式洗滌塔對NOx進行有效率的去除。利用NO2高水溶性之特性,第一段以次氯酸鈉(NaClO)水溶液做為氧化劑,將NO氧化轉化成NO2,洗滌液中過飽和之NO2以氣體形式繼續導入第二段,以亞硫酸鈉(Na2SO3)水溶液做為還原劑,將NO2還原至N2,形成完整的氮氧化物吸收系統。
本研究結果歸納如下:
(1) 液體質量流率愈高,液體噴灑面積大,液氣接觸面積增加,NO轉化率(NO2去除率)隨之增加。
(2) 小型洗滌塔體積較小,氣體於塔內擴散均勻,因此氣體質量流率之影響不大。
(3) 相同液氣比,不同氣體質量流率,NO轉化率(NO2去除率)會因操作限值受限於洗滌塔體積,導致在較低的氣體質量率操作下,NO轉化率( NO2去除率)較好。
(4) 當氧化段測得ORP值低於1050 mV、還原段測得高於-40 mV時, NO轉化率(NO2去除率)低於80%,需添加新的洗滌液進入,以維持其洗滌效果。
(5) 當氧化段測得pH值高於6時,需以硫酸調整pH值至5±0.5,使其優勢物種保持為HOCl;當測得pH值低於8.3時,需加入氫氧化鈉調整pH值至9以上,維持其還原效果。
(6) 氧化段效果良好,但經過還原段洗滌後,NO再次生成,且與入口NO濃度幾乎相同,因氧化段部分氯氣生成的氧化劑與還原劑效果抵銷,使NO2溶於水中形成的亞硝酸再次分解出NO。
英文摘要 In this study, a lab-scale two-stage wet scrubber for NOx removal was tested. In the first stage a sodium hypochlorite (NaClO) solution was used as the oxidant to convert NO into more soluble NO2. In the second stage,a sodium sulfite (Na2SO3) solution was used as a reducing agentto reduce NO2into N2. The tested results were compared with results from a pilot test. This study concluded the following findings:
1. The higher liquid mass rate and liquid-gas contact area result in the higher NOconversion rate andNO2 reduction rate.
2. The gas mass rate has little effect on the NO conversion and NO2 reduction rate in the lab-scale scrubber tests because thespreading of gas are very even within the column.
3. With the same liquid-gas ratio, the NO conversion and NO2 reduction rateare limited by the volume of the scrubbing tower, therefore lower gas mass rate results in higher NO conversion orNO2 reduction rate.
4. When the measured ORP is less than 1050 mV in the oxidation stage, or more than -40 mVin the reduction stage a new oxidant or reducing agents needs to be added into thescrubbingsolution to maintain required NOX treatment.
5. When the measured pH in the oxidation section is over pH 6, sulfuric acid was added to adjust the pH to5 ± 0.5 to keep HOCl as the dominant species in the scrubbing solution; when the measured pH is below 8.3 in the reduction section, sodium hydroxide is added to adjust the pH over pH 9 to maintain reduction capability of the reducing solution.
6. In the oxidation-reduction sequential test, In the oxidation stage, conversion of NO into NO2 is high in the oxidation stage, but after reduction stage NO is re-generated and the NO concentration is almost the same as the inlet. It is believed that part of oxidizing chlorine generated in the oxidation stage offsets reducing agent in the reduction section and interfere the mechanisms of NO2 reduction system that results in more NO2 reduction to NO than to N2.
論文目次 目錄 I
圖目錄 II
表目錄 V
第一章 前言 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的與架構 2
第二章 文獻回顧 3
2-1 氮氧化物的來源 3
2-2 氮氧化物的特性 4
2-3 氮氧化物的形成機制 5
2-4 氮氧化物的排放控制及原理 6
2-4-1燃料使用前的預處理 6
2-4-2燃燒過程中的改善 6
2-4-3煙道氣後處理方式 7
2-5 利用濕式處理法去除NOx之相關研究 11
2-5-1去除氮氧化物相關研究 17
2-5-2兩段式洗滌塔之化學反應基本理論 19
第三章 實驗設備、材料與方法 20
3-1 實驗設備 20
3-1-1 氣體進料系統 22
3-1-2 液體進料系統 25
3-1-3 洗滌塔主體 28
3-1-4 氣體分析儀器 34
3-2 實驗材料 37
3-3 實驗方法 39
3-3-1 實驗流程 39
3-3-2 實驗規劃 40
3-3-3 實驗參數設定 41
3-3-4 實驗操作步驟 43
第四章 結果與討論 47
4-1 小型洗滌塔氧化段之操作參數 47
4-1-1 液體質量流率對NO轉化率之關係 47
4-1-2 氣體質量流率對NO轉化率之關係 49
4-1-3 液氣比對NO轉化率之關係 51
4-1-4 ORP與NO轉化率之關係 53
4-1-5 pH與NO轉化率之關係 55
4-2 小型洗滌塔還原段之操作參數 56
4-2-1 亞硫酸鈉與硫化鈉的選擇 57
4-2-2 液體質量流率對NO2去除率之關係 58
4-2-3 氣體質量流率對NO2去除率之關係 59
4-2-4 液氣比對NO2去除率之關係 61
4-2-5 ORP與NO2去除率之關係 63
4-2-6 pH與NO2去除率之關係 64
4-3 兩段式洗滌塔去除NOx之操作參數 66
第五章 結論與建議 68
5-1 結論 68
5-2 建議 70
參考文獻 71

圖目錄
圖 3-1 兩段式洗滌塔實驗設備實體圖 20
圖 3-2 實驗設備全流程示意圖 21
圖 3-3 高速風機實體圖 22
圖 3-4 氣體流量計 23
圖 3-5 調壓閥實體圖 24
圖 3-7 還原段循環幫浦實體圖 26
圖 3-6 氧化段循環幫浦實體圖 26
圖 3-8 液體流量計時體圖 27
圖 3-9 洗滌塔主體示意圖 29
圖 3-10 氧化段特拉德填充材實體圖 31
圖 3-11 還原段特拉德填充材實體圖 31
圖 3-12 液體噴頭實體圖 32
圖 3-13 風速計實體圖 34
圖 3-14 攜帶式氣體分析器(IMR 1400) 36
圖 3-15攜帶式氣體分析器(IMR 1400) 36
圖3-19 實驗流程示意圖 39
圖 4-1 固定氣體質量流率,液體質量流率與NO轉化率之關係 48
圖 4-2 比較模廠試驗與本研究於相同氣體質量流率對NO轉化率之關係 49
圖 4-3 固定液體質量流率,氣體質量流率與NO轉化率之關係 50
圖 4-4 比較模廠試驗與本研究於相同液體質量流率對NO轉化率之關係 51
圖 4-5 液氣比與NO轉化率之關係 52
圖 4-6 比較模廠試驗與本研究液氣比對NO轉化率之關係 53
圖 4-7 ORP與NO轉化率之關係 54
圖 4-8 pH與NO轉化率之關係 55
圖 4-9 不同pH值Cl2/HClO/ClO-存在百分比變化 56
圖 4-10 亞硫酸鈉與硫化鈉對NO2去除率的影響 57
圖 4-11 固定氣體質量流率,液體質量流率與NO2去除率之關係 58
圖 4-12 固定液體質量流率,氣體質量流率與NO2去除率之關係 59
圖 4-13 比較模廠試驗與本研究不同氣體質量流率對NO2去除率之關係 60
圖 4-14 液氣比與NO2去除率之關係 61
圖 4-15 比較模廠試驗與本研究液氣比對NO2去除率之關係 62
圖 4-16 ORP與NO2去除率之關係 63
圖 4-17 pH與NO2去除率之關係 64
圖 4-18 pH值對NO2去除效率的影響 65

表目錄
表 2-1:NO與NO2的物理、化學特性表 4
表 2-2:各種煙道氣後氮氧化物處理技術 7
表 2-3:NOx去除相關文獻 17
表 3-1:高速風機規格表 22
表 3-2:氣體流量計規格表 23
表 3-3:調壓閥規格表 24
表 3-4:氧化段循環液幫浦規格表 25
表 3-5:還原段循環液幫浦規格表 25
表 3-6:小液體流量計規格表 27
表 3-7:洗滌塔規格表 28
表 3-8:氧化段特拉瑞德填充材規格表 30
表 3-9:還原段特拉瑞德填充材規格表 30
表 3-10:液體分散器規格表 32
表 3-11:除霧層規格表 33
表 3-12:風速計規格表 34
表 3-13:攜帶式氣體分析器規格表 35
表 3-14:氣體鋼瓶規格表 37
表 3-15:氣體鋼瓶規格表 37
表 3-16:NaClO成分表 37
表 3-17:Na2SO3成分表 37
表 3-18:Na2S成分表 38
表 3-19:NaOH成分表 38
表 3-20:H2SO4成分表 38
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論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2013-06-28公開。
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