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行業新聞
臭氧脫硝應用介紹

      

      煤炭作為主要能源物,其燃燒過程排放的SO2、 NOx等污染物的總量很大,會造成嚴重的大氣污染,危害人類健康。對SO2的控制,目前較為成熟的技術是石灰石—石膏法,脫除效率可達95%以上。此外還 有爐內噴鈣脫硫、電子束法脫硫等技術。對NOx的控制分為兩類,一類是控制燃煤過程中NOx的生成,主要有低氧燃燒法、兩段燃燒法和煙氣再循環法等。另一 類是通過物理化學方法進行脫除,主要有催化、吸收、吸附、放電等。其中廣泛應用的是選擇性催化還原法(SCR),脫除效率達90%以上。隨著國家對火電廠 污染物排放的要求越來越嚴格,同時脫硫脫硝已成為煙氣污染物控制技術的發展趨勢。目前國內外廣泛使用的是濕式煙氣脫硫和NH3選擇催化還原技術脫硝的組 合。該技術的脫硫脫硝效率雖然高,但是投資和運行成本昂貴。其他的脫硫脫硝技術還包括等離子體法、催化法、吸附法等,但只有少數進入生產應用。

煙氣中NOx的主要組成是NO(占95%),NO難溶于水,而高價態的NO2、N2O5等可溶于水生成HNO2和 HNO3,溶解能力大大提高,從而可與后期的SO2同時吸收,達到同時脫硫脫硝的目的。臭氧作為一種清潔的強氧化劑,可以快速有效地將NO氧化到高價態。 電子束法和脈沖電暈法雖然能夠產生強氧化劑物質,如·OH、·HO2等,但工作環境惡劣,自由基存活時間非常短,能耗較高。O3的生存周期相對較長,將少 量氧氣或空氣電離后產生O3,然后送入煙氣中,可顯著降低能耗。目前利用臭氧進行脫硫脫硝在國外已有工程應用實例,在我國還處于探索階段。


    1.臭氧脫硝機理

      臭氧的氧化能力極強,從下表可知,臭氧的氧化還原電位僅次于氟,比過氧化氫、高錳酸鉀等都高。此外,臭氧的反應產物是氧氣,所以它是一種高效清潔的強氧化劑。

臭氧脫硝的原理在于臭氧可以將難溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高價態氮氧化物。浙江大學王智化等人對臭氧同時脫硫脫硝 過程中NO的氧化機理進行了研究,構建出O3與NOX之間65步詳細的化學反應機理,該機理比較復雜。在實際試驗中,可根據低溫條件下臭氧與NO的關鍵反 應進行研究。

低溫條件,O3與NO之間的關鍵反應如下:

NO+O3→NO2+O2 (1)

NO2+O3→NO3+O2 (2)

NO3+NO2→N2O5 (3)

NO+O+M→NO2+M (4)

NO2+O→NO3 (5)


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