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煙氣脫硝用大型臭氧發(fā)生器，由北京山美水美環(huán)保高科技有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)，采用進(jìn)口高硼硅石英管，IGBT變頻整流技術(shù)，是國(guó)內(nèi)*臭氧電源不用水冷的臭氧發(fā)生器廠家。目前大型臭氧發(fā)生器已廣泛應(yīng)于各行業(yè)煙氣脫硝工程并取得良好效果。
煙氣脫硝用大型臭氧發(fā)生器（臭氧脫硝成功案例）
臭氧脫硝-低溫煙氣脫硝的選擇
臭氧脫硝技術(shù) 趙化強(qiáng)
1、臭氧用于煙氣脫硝的優(yōu)勢(shì)
煙氣脫硝，是指把已生成的NOX還原為N2，從而脫除煙氣中的NOX。 煙氣脫硝的原理是用氧化劑將NO氧化成NO2,生成的NO2再用水或堿性溶液吸收,從而實(shí)現(xiàn)脫硝。
傳統(tǒng)的煙氣脫硫脫硝工藝已經(jīng)不能滿(mǎn)足嚴(yán)格的減排要求，傳統(tǒng)的工藝也存在設(shè)備投資高、占地面積大等缺點(diǎn)，因此開(kāi)發(fā)工藝簡(jiǎn)單、可靠的脫硫脫硝工藝具有重要意義。臭氧脫銷(xiāo)無(wú)非是脫掉煙氣中的NOX，煙氣中NOX的主要組成部分是NO，臭氧的高級(jí)氧化作用可以達(dá)到脫除效果，而且煙氣中的其他有害氣體也可以脫除。臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，可以容易的將NO氧化成可溶于水生成HNO2和 HNO3的NO2、N2O3、N2O5等高價(jià)態(tài)氮氧化物。然后采用Na2S 和NaOH 溶液進(jìn)行吸收，終將NOx 轉(zhuǎn)化為N2達(dá)到脫除的目的，NOx 的去除率高達(dá)95%。
浙江大學(xué)王智化等人對(duì)臭氧同時(shí)脫硫脫硝過(guò)程中NO 的氧化機(jī)理進(jìn)行了研
究，構(gòu)建出O3與NOX 之間65步詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，該機(jī)理比較復(fù)雜。在實(shí)際試驗(yàn)中，可根據(jù)低溫條件下臭氧與NO 的關(guān)鍵反應(yīng)進(jìn)行研究。
低溫條件下，O3與NO 之間的關(guān)鍵反應(yīng)如下：
NO+O3→NO2+O2 （1）
NO2+O3→NO3+O2 （2）
NO3+NO2→N2O5 （3）
NO+O+M→NO2+M （4）
NO2+O→NO3 （5）
浙江大學(xué)王智化等對(duì)采用臭氧氧化技術(shù)同時(shí)脫硫脫硝進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明在典型煙氣溫度下，臭氧對(duì)NO 的氧化效率可達(dá)84%以上，結(jié)合尾部濕法洗滌，脫硫率近*，脫硝效率也在O3/NO 摩爾比為0.9時(shí)達(dá)到86.27%。Young Sun Mok 和Heon-Ju Lee 將臭氧通入煙氣中對(duì)NO 進(jìn)行氧化，然后采用Na2S 和NaOH 溶液進(jìn)行吸收，***終將NOx 轉(zhuǎn)化為N2，NOx 的去除率高達(dá)95%，SO2去除率約為*。王智化等將O3注入模擬煙氣進(jìn)行脫除SO2、NOx 以及Hg 的研究，然后采用堿吸收塔對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌，結(jié)果表明NO 和Hg0的脫除率與O3的注入量有關(guān)，當(dāng)O3加入量為200ppm 時(shí)，NO 的脫除效率可達(dá)到85%，此工藝對(duì)NO 和SO2的脫除率可分別達(dá)到97%和*。
2、臭氧同時(shí)脫硫脫硝的主要影響因素
利用臭氧同時(shí)脫硫脫硝的影響因素主要有摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、吸收液性質(zhì)等，這些因素對(duì)脫硝和脫硫效率都有不同程度的影響。
2.1 摩爾比
摩爾比（O3/NO）是指O3與NO 之間摩爾數(shù)的比值，它反映了臭氧量相對(duì)于一氧化氮量的高低。NO 的氧化率隨O3/NO 的升高直線上升。目前已有的研究中，在0.9≤O3/NO＜1的情況下，脫硝率可達(dá)到85%以上，有的甚至幾乎達(dá)到*。根據(jù)式（1）可見(jiàn)，O3與NO *反應(yīng)的摩爾比理論值為1，但在實(shí)際中，由于其他物質(zhì)的干擾，可發(fā)生一系列其他反應(yīng)，如式（2）～（5），使得O3不能*與NO 進(jìn)行反應(yīng)。
2.2 溫度
由于臭氧的生存周期關(guān)系到脫硫脫硝效率的高低，所以考察臭氧對(duì)溫度的敏感性具有重要意義。王智化等人在對(duì)臭氧的熱分解特性的研究中得出在150℃的低溫條件下，臭氧的分解率不高，但隨著溫度增加到250℃甚至更高時(shí)，臭氧分解速度明顯加快。Zhihua Wang 等人也得出在25℃時(shí)臭氧的分解率只有0.5%，當(dāng)溫度高于200℃時(shí)，分解率顯著增加。這些結(jié)果對(duì)研究臭氧在煙氣中的生存時(shí)間及氧化反應(yīng)時(shí)間具有重要意義。
2.3 反應(yīng)時(shí)間
臭氧在煙氣中的停留時(shí)間只要能夠保證氧化反應(yīng)的完成即可，在ISHWAR K. PURI 的研究中，反應(yīng)時(shí)間在1～104s 之間對(duì)反應(yīng)器出口的NO 摩爾數(shù)沒(méi)有什么影響，而且增加停留時(shí)間并不能增大NO 的脫除率。這主要是因?yàn)殛P(guān)鍵反應(yīng)的反應(yīng)平衡在很短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到，不需要較長(zhǎng)的臭氧停留時(shí)間。
2.4 吸收液性質(zhì)
利用臭氧將NO 氧化為高價(jià)態(tài)的氮氧化物后，需要進(jìn)一步地吸收。常見(jiàn)的吸收液有Ca(OH)2、NaOH 等堿液。不同的吸收劑產(chǎn)生的脫除效果會(huì)有一定的差異。例如王智化等人在利用水吸收尾氣時(shí)，NO 和SO2的脫除效率分別達(dá)到86.27%和*。這是利用氣體在水中的溶解度進(jìn)行吸收，也有試驗(yàn)利用吸收液將高價(jià)氮氧化物還原成為N2后直接排入大氣中，如Young Sun Mok 和Heon-Ju Lee 采用Na2S 和NaOH 溶液作為吸收劑，NOx 的去除率高達(dá)95%，SO2去除率約為*，但存在吸收液消耗量大的問(wèn)題。
3、臭氧氧化脫硝技術(shù)的工程應(yīng)用
美國(guó)BOC 公司開(kāi)發(fā)的LoTOx 是一種低溫氧化技術(shù)，將氧/臭氧混合氣注入再生器煙道，將NOX 氧化成高價(jià)態(tài)且易溶于水的N2O3和N2O5，然后通過(guò)洗滌形成HNO3。
主要的反應(yīng)如下：
NO+O3→NO2+O2 （6）
2NO2+O3→N2O5+O2 （7）
N2O5+H2O→2HNO3 （8）
煙氣處理流程見(jiàn)下圖：
采用LoTOx 技術(shù)可得到較高的NOX 脫除率，典型的脫除范圍為70%～90%，甚至可達(dá)到95%，并且可在不同的NOX 濃度和NO、NO2的比例下保持高效率；因?yàn)槲磁cNOX 反應(yīng)的O3會(huì)在洗滌器內(nèi)被除去，所以不存在類(lèi)似SCR 中O3的泄漏問(wèn)題；除以上優(yōu)點(diǎn)外，該技術(shù)應(yīng)用中SO2和CO 的存在不影響NOX 的去除，而LoTOx 也不影響其他污染物控制技術(shù)。BELCO 公司將LoTOx技術(shù)與自己研發(fā)的EDV（Electro-Dynamic Venturei）洗滌系統(tǒng)結(jié)合形成一體化的脫硫脫硝系統(tǒng)，用于石油精煉廠中加熱器、鍋爐等的廢氣治理。經(jīng)氧化后生成的N2O5通過(guò)EDV 洗滌器很容易與煙氣中水分發(fā)生反應(yīng)生成HNO3，然后再同洗滌劑生成鹽類(lèi)，***后通過(guò)洗滌清理排出系統(tǒng)外。具體的化學(xué)反應(yīng)如下：
N2O5+H2O→2HNO3 （9）
HNO3+NaOH→NaNO3+H2O （10）
LoTOx-EDV 系統(tǒng)可使NOx 排放減少到10μg/g 以下，可滿(mǎn)足***嚴(yán)格的減排要求。并且不會(huì)使SO2轉(zhuǎn)化為SO3，此外，煙氣中的顆粒物和硫化物對(duì)臭氧消耗或NOX 脫除效率的影響并不明顯，該系統(tǒng)不僅可以高效去除氮氧化物，而且對(duì)二氧化硫和粉塵等顆粒物也有明顯的去除效果。此外，它不存在堵塞、氨泄漏等問(wèn)題，是一種應(yīng)用前景廣闊的脫硫脫硝技術(shù)。
根據(jù)M A R A M A 2 0 0 7 評(píng)估數(shù)據(jù)報(bào)告在保證NOX 脫除率為80%～95%的情況下，LoTOx 運(yùn)行費(fèi)用為1700～1950美元/噸NOX，比SCR 的運(yùn)行費(fèi)用2364～ 2458美元/噸NOX 要低。
4、臭氧用于煙氣脫硫脫硝必然發(fā)展趨勢(shì)
（1）隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，傳統(tǒng)的煙氣脫硫脫硝工藝將不能滿(mǎn)足嚴(yán)格的減排要求，此外，傳統(tǒng)工藝還存在設(shè)備投資高、占地面積大、系統(tǒng)復(fù)雜等缺點(diǎn)。因此開(kāi)發(fā)工藝簡(jiǎn)單、可靠的脫硫脫硝工藝具有重要意義。
（2）采用臭氧的高級(jí)氧化技術(shù)不僅對(duì)NOX 具有良好的脫除效果，而且對(duì)煙氣中的其他有害污染物，比如重金屬汞也有一定的去除能力。
（3）影響臭氧同時(shí)脫硫脫硝的因素主要有摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、吸收液性質(zhì)等。
（4）LoTOx 的工程應(yīng)用表明該技術(shù)在國(guó)外已進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段，但現(xiàn)階段臭氧的制備費(fèi)用較高，制約了該技術(shù)的推廣使用，隨著臭氧發(fā)生裝置的逐步改進(jìn)，臭氧氧化同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)必將會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用前景。
因此臭氧氧化性的高低也會(huì)直接影響到氮氧化物的脫除率，而臭氧的濃度高低就直接影響到臭氧的氧化性，因此選擇高濃度的臭氧，對(duì)氮氧化物的脫除效率有著至關(guān)重要的作用。煙氣脫硝用大型大型臭氧發(fā)生器產(chǎn)生出的高濃度臭氧對(duì)難氧化物質(zhì)氧化效果明顯，臭氧濃度提高到一定程度會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化。
5、臭氧用于煙氣脫硝成功案例
北京山美水美環(huán)保高科技有限公司的煙氣脫硝用大型氧大型臭氧發(fā)生器現(xiàn)已用于玻璃窯爐和啤酒廠鏈條爐的煙氣脫硝并取得了非常明顯的效果。
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