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臭氧脫硝應用介紹

      

      煤炭作為主要能源物,其燃燒過(guò)程排放的SO2、 NOx等污染物的總量很大,會(huì )造成嚴重的大氣污染,危害人類(lèi)健康。對SO2的控制,目前較為成熟的技術(shù)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(shù)。對NOx的控制分為兩類(lèi),一類(lèi)是控制燃煤過(guò)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(huán)法等。另一 類(lèi)是通過(guò)物理化學(xué)方法進(jìn)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(zhù)國家對火電廠(chǎng) 污染物排放的要求越來(lái)越嚴格,同時(shí)脫硫脫硝已成為煙氣污染物控制技術(shù)的發(fā)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(shù)脫硝的組 合。該技術(shù)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(shù)還包括等離子體法、催化法、吸附法等,但只有少數進(jìn)入生產(chǎn)應用。

煙氣中NOx的主要組成是NO(占95%),NO難溶于水,而高價(jià)態(tài)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(shí)吸收,達到同時(shí)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(jià)態(tài)。 電子束法和脈沖電暈法雖然能夠產(chǎn)生強氧化劑物質(zhì),如·OH、·HO2等,但工作環(huán)境惡劣,自由基存活時(shí)間非常短,能耗較高。O3的生存周期相對較長(cháng),將少 量氧氣或空氣電離后產(chǎn)生O3,然后送入煙氣中,可顯著(zhù)降低能耗。目前利用臭氧進(jìn)行脫硫脫硝在國外已有工程應用實(shí)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(guò)氧化氫、高錳酸鉀等都高。此外,臭氧的反應產(chǎn)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(jià)態(tài)氮氧化物。浙江大學(xué)王智化等人對臭氧同時(shí)脫硫脫硝 過(guò)程中NO的氧化機理進(jìn)行了研究,構建出O3與NOX之間65步詳細的化學(xué)反應機理,該機理比較復雜。在實(shí)際試驗中,可根據低溫條件下臭氧與NO的關(guān)鍵反 應進(jìn)行研究。

低溫條件,O3與NO之間的關(guān)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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