臭氧脫硝

為脫硝?所謂脫硝，指的是除去煙氣中的NOx，NOx主要是NO和NO2組成，而NO含量占90%以上。要除去煙氣中的NO和NO2，就必須研究NO和NO2的性質(zhì)。NO是一種惰性氧化物，它雖然溶于水，但不能生成氮的含氧酸。在0℃時，一體積水可溶解0.07體積的NO。NO***特殊的化學(xué)性質(zhì)是加合作用，在常溫下能與空氣中的氧化合，生成紅棕色的NO2。NO是不穩(wěn)定的，和O2相遇，能使O2分裂成氧原子，并和其中的一個氧原子結(jié)合成NO2。NO2是紅棕色有特殊臭味的氣體，在-10℃左右聚合成N2O4，在120℃時N2O4全部分解成NO2，溫度再高NO2開始分解成NO和O2;NO2溶于水生成硝酸和亞硝酸;亞硝酸和后面的脫硫NH3反應(yīng)生成，更溶于水。NO2的毒性是NO的5倍。NO和NO2是怎樣產(chǎn)生的呢?一般情況下N2和O2和不發(fā)生化合反應(yīng)。氮氧化合物是在空氣中放電時或在高溫燃燒過程中產(chǎn)生的，首先生成NO，然后由NO氧化成NO2。在高溫燃燒過程中空氣中的氮和燃料中的氮化物等不可能燃燒的物質(zhì)與氧起化學(xué)反應(yīng)，首先形成NO，隨后它的一部分在煙道內(nèi)與氧化合形成NO2，大部分的NO從煙囪中排入大氣，并與大氣中的氧結(jié)合成NO2。而未被氧化成NO2的NO就在大氣中與NO2共存下來。 在燃燒過程中燃燒氣體溫度越高，過?？諝庠蕉啵纬蒒O量就越多。即在燃燒效率越高的情況下，NO越容易生成。這種燃燒方式生成的NO2中NO占90%以上，NO2較少。 按照常用的燃燒方式，煤的燃燒物中NO2的含量為500-1500ppm。

傳統(tǒng)的煙氣脫硫脫硝工藝已經(jīng)不能滿足嚴(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，因此開發(fā)工藝簡單、可靠的脫硫脫硝工藝具有重要意義。臭氧脫銷無非是脫掉煙氣中的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等高價態(tài)氮氧化物。然后采用溶液進(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)90%以上。

我司與山東大學(xué)、國舜環(huán)保合作共同在臭氧同時脫硫脫硝過程中NO 的氧化機理進(jìn)行了研究，對臭氧在煙道的投放、布?xì)夥绞?、氣相混合方式，溫度控制影響、粉塵影響等做了全面的模擬實驗，總結(jié)了煙氣中NOx與O3之間詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)機理，該機理比較復(fù)雜。在實際試驗中，可根據(jù)不同溫度條件下臭氧與NO 的關(guān)鍵反應(yīng)進(jìn)行研究。

不同溫度條件下，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)

臭氧氧化法脫硝主要是利用臭氧的強氧化性，將不可溶的低價態(tài)氮氧化物氧化為可溶的高價態(tài)氮氧化物，然后在洗滌塔內(nèi)將氮氧化物吸收，達(dá)到脫除的目的。該脫硝系統(tǒng)在不同的 NOx 等污染物濃度和比例下，可以同時高效率脫除煙氣中的 NOx、二氧化硫和顆粒物等污染物，同時還不影響其他污染物控制技術(shù)，是傳統(tǒng)脫硝技術(shù)的一個高效補充或替代技術(shù)。

按照 O3 對于 NOx 復(fù)雜的氧化反應(yīng)過程，實際上***后通過 N 的價態(tài)變化體現(xiàn)出來，

主要的反應(yīng)如下：

2NO + 3O3 = N2O5 + 3O2

2N02 + O3 = N2 O5 + O2

NO + O3 = N O2+ O2

與氣相中的其他化學(xué)物質(zhì)如 CO，SO2 等相比，NOx 可以很快地被臭氧氧化，這就使得 NOx 的臭氧氧化具有很高的選擇性。因為氣相中的 NOx 被轉(zhuǎn)化成溶于水溶液的離子化合物，這就使得氧化反應(yīng)更加，從而不可逆地脫除了 NOx，而不產(chǎn)生二次污染。

經(jīng)過氧化反應(yīng)，加入的臭氧被反應(yīng)所消耗，過量的臭氧可以在噴淋塔中分解。除了 NOx之外，一些重金屬，如汞及其他重金屬污染物也同時被臭氧所氧化。煙氣中高濃度的粉塵或固體顆粒物不會影響到 NOx 的脫除效率。

臭氧氧化脫硝可應(yīng)用于：以煤、焦炭、褐煤為燃料的公用工程鍋爐;以燃?xì)?、煤、重油為燃料的工業(yè)鍋爐;鉛、鐵礦、鋅/銅，玻璃、水泥加工、生產(chǎn)的各種爐窯;用于處理生物廢料，輪胎及其他工業(yè)廢料的燃燒爐;來自于酸洗和化工過程的酸性氣流;催化裂化尾氣;各種市政及工業(yè)垃圾焚化爐等

我公司于2012年下半年在實驗室進(jìn)行燃煤NOx的實驗室實驗，2013年在山東某電廠進(jìn)行了臭氧氧化法NOx的的中試， 2014年9月在山東淄博某熱電廠進(jìn)行工程項目改造;從NOx初始值、濃度區(qū)間、臭氧濃度、投加點流場模擬，到通過脫硫液的有效吸收，進(jìn)行多項全面的分析和評估，使NOx去除率達(dá)80%以上。

臭氧氧化脫硝技術(shù)的應(yīng)用，充分的解決了很多鍋爐不能在傳統(tǒng)工藝上解決的難題，臭氧氧化脫硝技術(shù)不對鍋爐及其附屬設(shè)施進(jìn)行改造。臭氧脫硝技術(shù)在除塵設(shè)備風(fēng)機后和脫硫塔之間投加，并有1-1.5S的反應(yīng)時間，煙氣溫度在90-250℃之間，臭氧脫硝運行成本只有臭氧設(shè)備的本身的功耗和制取臭氧的氧氣。在同等脫硝效率的基礎(chǔ)上，是SCR靜態(tài)投資的1/2，動態(tài)沒有SCR催化劑在使用過程中的效率在平行運行一段時間后的線性下降;無需考慮原風(fēng)機、風(fēng)量、風(fēng)壓不能滿足使用要求帶來的風(fēng)機更換、使用后的風(fēng)阻、清塵、還原劑、氨水、氨逃逸等使用蒸氣和建立氨區(qū)、報裝等手續(xù)。

臭氧氧化脫硝無需像SCR需要停機改造特別是發(fā)電行業(yè)和蒸氣使用行業(yè);SCR停機改造三個月帶來的各種損失，風(fēng)阻帶來的風(fēng)機功率增加，是很多企業(yè)在環(huán)保壓力下進(jìn)行改造沒有充分考慮的一筆不小的損失，靜態(tài)投資所占資金的利率、固定資產(chǎn)拆舊殘值，資本現(xiàn)金流財務(wù)內(nèi)部的收益率等。

在NOx的初始值較高的鍋爐燃煤煙氣，由于氧化后的吸收問題，建造有條件的進(jìn)行低氮改造(改造后的效率在20%左右)，在溫度區(qū)間800-950℃窗口進(jìn)行SNCR改造，循環(huán)流化床的效率在40-60%左右，

然后使用臭氧氧化脫硝工藝，效率在60-90%左右，理論值在不考慮成本的情況下，臭氧脫硝可以99%脫除。

臭氧脫硝是利用臭氧2.07V的強化氧化電位把低價態(tài)的NO氧化成高價態(tài)的NO2、NO3、N2O5等復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。王鵬博士利用不同的臭氧濃度在不同溫度區(qū)間、不同的反應(yīng)時間和相同的脫硫液分析，脫除的效率是不相同的。低濃度存在氧化不，脫除效率低，臭氧濃度高存在過氧化等現(xiàn)象。

不能充分考慮系統(tǒng)工藝，會造成NOx指標(biāo)達(dá)標(biāo)，但煙氣顏色的感官指標(biāo)問題。

目前已有企業(yè)在盲目使用，造成了煙氣黃棕色，也有的出現(xiàn)藍(lán)煙等現(xiàn)象。