近年来湿法脱硝技术因其工艺相对简单，可在较低温度下进行，而且可以利用原有的湿法脱硫装置进行改造，降低投资和运行成本，因此受到越来越多的关注。但是NO不溶于水，在传统的湿法脱硫过程中几乎没有脱除效果，所以要实现NO的湿式吸收，必须先将NO氧化成为可溶性的NO2或HNO3等易于吸收的物质。
NO的氧化一般采用液相氧化方法，它直接在吸收剂中添加氧化剂，无需专门的氧化装置，所以其工程应用较为简单实用。液相氧化剂通常有双氧水、亚氯酸钠、高锰酸钾等。已有研究表明，高锰酸钾氧化能力最强，对NO具有较好的氧化效果。
本实验采用KMnSO4复合NaOH溶液同时氧化吸收SO2和NO，研究烟气条件对同时脱硫脱硝过程的影响，分析其影响原因和脱硫脱硝特性。有关SO2初始浓度和NO初始浓度对脱硫脱硝的影响已有论述，本实验主要针对流速、含氧量、温度和含尘量等影响因素进行分析研究。
1实验装置和方法
实验系统与装置如图1所示，主要由三部分组成，分别为模拟烟气发生装置、吸收装置及烟气成分分析装置。吸收装置为一个容积300mL的鼓泡瓶，内装有100mL的KMnO4和NaOH混合液，KMnO4和NaOH的浓度均为0.08mol/L。
模拟烟气由N2(99.99%)、SO2(4.99%)和NO(4.99%)混合而成，NO初始浓度为150mg/m3左右，SO2初始浓度为1067mg/m3左右，各气体流量分别由质量流量计控制，根据不同的浓度要求，调节四路气体相应的流量比例，然后充分混合进入吸收装置。
粉尘由粉尘微量给料器在空气混合器之前加入，根据浓度要求定量加入粉尘。整个空气混合器和鼓泡反应器放在200℃的烘箱内，根据要求控制烟气温度。在实验开始时，打开气体阀门1，关闭气体阀门2，待SO2和NO初始浓度稳定后，切换阀门，让气体流经鼓泡瓶，完成SO2和NO的吸收。本实验在常压下进行。
图1同时脱硫脱硝实验系统示意
2结果与讨论
2．1烟气流速
本实验模拟烟气中NO初始浓度为149～154mg/m3，SO2初始浓度为1043～1093mg/m3，氧气浓度为10%，在常温和常压下进行。图2、图3分别给出了不同烟气流速下SO2以及NOx的脱除率随反应时间的变化情况。从图中可知，随着反应时间的变化，SO2以及NOx的脱除率基本保持不变。
但随着烟气流速的增加，SO2以及NOx的脱除率均有所下降。当流量从1L/min增至3L/min，SO2的脱除率从98%左右降至92%左右，NOx的脱除率从60%左右降至35%左右。相对而言，由于SO2吸收速率大，受烟气流速的影响较小。
图2烟气流速对SO2脱除的影响
图3烟气流速对NOx脱除的影响
2．2烟气含氧量
本实验中模拟烟气流量为1L/min，NO的初始浓度为149～154mg/m3，SO2的初始浓度为1043～1093mg/m3，在常温和常压下进行。图4和图5分别给出了不同氧气浓度下SO2和NOx的脱除率变化情况。
图4含氧量对SO2脱除的影响
图5含氧量对NOx脱除的影响
从图4中可知，在含氧量增加的情况下SO2脱除率只有略微提升，总体维持98%左右，且SO2脱除率随着反应的进行基本不变。从图5中可知，NOx脱除率随着含氧量的增加会有一定的提高。当氧气浓度从0%增至20%时，NOx脱除率从52%左右提高至59%左右。
氧气浓度增加脱硫率变化不大主要是因为SO2的脱除主要靠NaOH的吸收作用，与氧气浓度无太大关系；而脱硝率却随着氧气浓度的增加逐步增大，这是因为氧气的增加能够促进低温下NO的氧化，进而生成更多的NO2等易于吸收的氮氧化物，从而提高了NOx的整体脱除率。
2．3烟气温度
本实验中模拟烟气流量为1L/min，NO的初始浓度为149～154mg/m3，SO2的初始浓度为1043～1093mg/m3，氧气含量10%。图6和图7分别给出了不同反应温度下SO2和NOx脱除率的变化情况。
图6反应温度对SO2脱除的影响
图7反应温度对NOx脱除的影响
从图6、图7中可以看出，随着反应温度的提高，SO2以及NOx脱除率均有所下降。当反应温度从15℃升至70℃时，SO2脱除率从96%左右降至82%左右，由此可见反应温度的增加会使SO2脱除率明显降低，这主要是因为反应温度提高使SO2的溶解度快速下降。从图7中可以看出，在15～70℃，随着温度的提高，NO的脱除效率也呈下降趋势。
随着反应温度的升高，NO分子运动加剧，单位时间有效碰撞次数增大，这有助于NO的氧化。但是温度升高时，NO在液相的溶解度会大大下降，当温度由20℃上升到70℃时，溶解度将下降50%以上，如表1所示。由于NO是气相控制反应，溶解度降低会严重影响其吸收，故温度升高时NO脱除效率呈降低趋势。
综上所述，温度升高都不利于SO2和NOx的脱除，而且对SO2脱除的影响更大。这是因为烟气温度的升高会使SO2和NOx在吸收液中的溶解度下降，导致吸收效果变差。同时SO2的吸收反应是放热反应，温度提高不利用反应的进行。
表1不同温度条件下NO的溶解度
2．4烟气含尘量
本实验中模拟烟气流量为1L/min，NO的初始浓度为149～154mg/m3，SO2的初始浓度为1043～1093mg/m3，氧气含量10%，在常温和常压下进行。图8、图9分别给出了不同粉尘浓度下SO2以及NOx的脱除率随反应时间的变化情况。从图中可以看出，随着粉尘浓度以及反应时间的增加，SO2以及NOx的脱除率呈下降趋势。当粉尘浓度从20mg/m3增至200mg/m3时，SO2脱除率从96%左右降至87%左右，NOx脱除率也从50%左右降至45%左右。
图8粉尘浓度对SO2脱除的影响
图9粉尘浓度对NOx脱除的影响
粉尘浓度的增加不利于SO2和NOx的吸收，特别是对SO2的吸收影响较大。进入吸收塔的烟气含尘浓度会影响脱硫效率，这主要是烟尘在一定程度上阻碍了SO2与脱硫剂的接触。另外，烟尘中Al3+会与液相中的F－反应生成氟化铝络合物，使脱硫效率降低;对NOx的吸收来讲，烟尘在一定程度上阻碍了NO2与脱硫剂的接触吸收，但是烟尘里所含有的金属元素对NO的氧化有一定的促进作用，所以随着粉尘浓度的进一步增加，NOx的脱除效率下降不明显。一般要求烟气含尘量控制在100mg/m3以下。
3结论
通过研究不同烟气条件对KMnSO4复合NaOH溶液同时氧化吸收烟气中SO2和NOx的影响特性，得出以下结论：
(1)烟气流速增加会对SO2、NOx的吸收效果产生负面影响，且对NOx的脱除影响更大；
(2)烟气中的氧气含量对SO2吸收并无太大影响，但会一定程度上提高NOx的脱除率；
(3)反应温度的升高明显不利于SO2和NOx的脱除，且对SO2脱除的影响更大。当温度从15℃升至70℃时，会使SO2脱除率降低15%以上;
(4)粉尘浓度对SO2脱除会有负面影响，当粉尘浓度从20mg/m3增至200mg/m3时，SO2脱除率降低约10%。但是粉尘浓度增加对NOx的影响较小，只使其脱除率降低5%左右。