臭氧脫硝系統(tǒng)的幾個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)

我國(guó)是以煤炭為主要能源供應(yīng)的國(guó)家之一，燃煤過(guò)程中產(chǎn)生的S02、NO等大氣污染物質(zhì)成為危害我國(guó)大氣環(huán)境的主要污染源。按照GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，自2014年7月1日起火力發(fā)電鍋爐對(duì)于氮氧化物（NOx）的排放將全面執(zhí)行低于100mg/Nm3的新標(biāo)準(zhǔn)。2014年11月23日，《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃》對(duì)燃煤機(jī)組提出新要求：NOx排放量要小于50mg/Nm3。目前火力發(fā)電廠已有運(yùn)用較為成熟的低氮燃燒器技術(shù)、SNCR技術(shù)和SCR技術(shù)等煙氣脫硝技術(shù)，臭氧氧化脫硝技術(shù)因其脫硝效率高、運(yùn)行維護(hù)方便、要求停爐時(shí)間短且對(duì)鍋爐尾部煙道空間無(wú)要求，被越來(lái)越多地運(yùn)用在燃煤鍋爐尾氣處理系統(tǒng)上。

臭氧噴入煙道之所以能夠?qū)崿F(xiàn)脫硝的效果，是因?yàn)闊煔庵械牡趸?5%以上都是NO，其物理性質(zhì)不溶于水，而NO的氧化產(chǎn)物NO2、NO3、N2O5等皆溶于水。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的進(jìn)一步加強(qiáng)，鈣基濕法脫硫系統(tǒng)成為脫硫工藝中脫硫效率高且應(yīng)用最為廣泛的一項(xiàng)工藝，因此，若對(duì)煙氣中大量的NO進(jìn)行氧化后，則可以利用鈣基濕法脫硫工藝進(jìn)行同時(shí)脫硝的工作。

現(xiàn)在金源臭氧小編就臭氧脫硝系統(tǒng)的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)述，以供參考。

1反應(yīng)溫度
臭氧與NO的主要基元反應(yīng)（1）～（6）［1］
O3+NO→NO2+O2（1）
O3+NO2→NO3+O2（2）
NO2+NO3→N2O5（3）
O3→O+O2（4）
NO+O→NO2（5）
NO2+O→NO3（6）

反應(yīng)（1）基本不受溫度影響，O3與NO反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NO2；反應(yīng)（2）~（3）受溫度影響嚴(yán)重，O3與NO2發(fā)生反應(yīng)生成高價(jià)態(tài)氮氧化物（以N2O5為主），N2O5在高溫情況下性能不穩(wěn)定，當(dāng)溫度＞110℃時(shí)，N2O5易分解。
反應(yīng)（4）臭氧的分解速度隨溫度升高而加快，文獻(xiàn)［2-3］通過(guò)反應(yīng)機(jī)理及試驗(yàn)證實(shí)了150℃時(shí)，O3的熱分解率很低，10s內(nèi)為28%，而O3與NO之間的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)時(shí)間很快，約為0.01s，即臭氧的熱分解對(duì)反應(yīng)影響不大。
燃煤鍋爐尾部煙氣溫度一般為130~150℃，在此溫度下O3與NO反應(yīng)主要生成NO2，未反應(yīng)完的O3與NO2隨煙氣進(jìn)入吸收塔，在吸收塔內(nèi)60~80℃溫度下，NO2與O3進(jìn)一步反應(yīng)生成N2O5，進(jìn)而被脫硫噴淋漿液吸收。

2O3/NOx摩爾比
通過(guò)反應(yīng)（4）可以看出，當(dāng)O3/NOx摩爾比=0.625時(shí)，O3與NO反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NO2；
通過(guò)反應(yīng)（4）、（5）、（6）可以看出，當(dāng)O3/NOx摩爾比=1.25時(shí)，O3與NO反應(yīng)的主要產(chǎn)物是N2O5。
與NO2、NO3相比，N2O5更容易被漿液吸收，若要實(shí)現(xiàn)較高的脫硝效率，則需要讓NO盡可能多的轉(zhuǎn)化為N2O5，此時(shí)O3/NOx摩爾比需≥1.25，從工程實(shí)際投運(yùn)數(shù)據(jù)看來(lái)，要實(shí)現(xiàn)NOx超凈排放，O3/NOx摩爾比設(shè)計(jì)值宜取1.5~2。主要原因是部分O3會(huì)同時(shí)氧化系統(tǒng)中其他還原性成分，不會(huì)完全參與NO的氧化反應(yīng)。

3煙氣停留時(shí)間

150℃時(shí)03與NOx之間的反應(yīng)時(shí)間僅需0.01s，決定O3對(duì)NOx氧化效果的主要因素是煙氣流場(chǎng)情況，保證O3與NOx充分混合反應(yīng)。
NO2轉(zhuǎn)化為N2O5氣相反應(yīng)的平衡時(shí)間需要3~4s，一般來(lái)說(shuō)吸收塔空塔流速為3.5~4.5m/s，需要至少保證投運(yùn)4層噴淋層，以滿足反應(yīng)所需時(shí)間要求。

4結(jié)論與建議

除以上三個(gè)關(guān)鍵因素外，影響臭氧脫硝效率的相關(guān)因素還包括煙氣成分、煙氣SO2濃度、吸收漿液PH值等，在選擇臭氧脫硝系統(tǒng)時(shí)，需結(jié)合項(xiàng)目情況對(duì)以上因素進(jìn)行綜合考量。相比較常規(guī)的SNCR、SCR脫硝工藝對(duì)溫度、煙氣條件的要求較高，臭氧氧化脫硝對(duì)煙氣條件的要求并不高，因此在SNCR、SCR脫硝工藝并不適用的場(chǎng)合（例如非電行業(yè)），可優(yōu)先考慮臭氧脫硝。

下圖為金源臭氧為國(guó)家能源集團(tuán)山東神華提供的15kg臭氧成套脫硝設(shè)備使用圖（錦界工地）