臭氧脫硝系統(tǒng)的幾個關(guān)鍵設計參數(shù)
0引言
我國是以煤炭為主要能源供應的國家之一，燃煤過程中產(chǎn)生的S02、NO等大氣污染物質(zhì)成為危害我國大氣環(huán)境的主要污染源。按照GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》的規(guī)定，自2014年7月1日起火力發(fā)電鍋爐對于氮氧化物（NOx）的排放將全面執(zhí)行低于100mg/Nm3的新標準。2014年11月23日，《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》對燃煤機組提出新要求：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、運行維護方便、要求停爐時間短且對鍋爐尾部煙道空間無要求，被越來越多地運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，是因為煙氣中的氮氧化物95%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。隨著國家對環(huán)保要求的進一步加強，鈣基濕法脫硫系統(tǒng)成為脫硫工藝中脫硫效率高且應用最為廣泛的一項工藝，因此，若對煙氣中大量的NO進行氧化后，則可以利用鈣基濕法脫硫工藝進行同時脫硝的工作。
本文就臭氧脫硝系統(tǒng)的幾個關(guān)鍵參數(shù)進行簡述，以供參考。
1反應溫度
臭氧與NO的主要基元反應（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（1）基本不受溫度影響，O3與NO反應的主要產(chǎn)物是NO2；反應（2）~（3）受溫度影響嚴重，O3與NO2發(fā)生反應生成高價態(tài)氮氧化物（以N2O5為主），N2O5在高溫情況下性能不穩(wěn)定，當溫度＞110℃時，N2O5易分解。
反應（4）臭氧的分解速度隨溫度升高而加快，文獻［2-3］通過反應機理及試驗證實了150℃時，O3的熱分解率很低，10s內(nèi)為28%，而O3與NO之間的動力學反應時間很快，約為0.01s，即臭氧的熱分解對反應影響不大。
燃煤鍋爐尾部煙氣溫度一般為130~150℃，在此溫度下O3與NO反應主要生成NO2，未反應完的O3與NO2隨煙氣進入吸收塔，在吸收塔內(nèi)60~80℃溫度下，NO2與O3進一步反應生成N2O5，進而被脫硫噴淋漿液吸收。
2O3/NOx摩爾比
通過反應（4）可以看出，當O3/NOx摩爾比=0.625時，O3與NO反應的主要產(chǎn)物是NO2；
通過反應（4）、（5）、（6）可以看出，當O3/NOx摩爾比=1.25時，O3與NO反應的主要產(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O3/NOx摩爾比需≥1.25，從工程實際投運數(shù)據(jù)看來，要實現(xiàn)NOx超凈排放，O3/NOx摩爾比設計值宜取1.5~2。主要原因是部分O3會同時氧化系統(tǒng)中其他還原性成分，不會完全參與NO的氧化反應。
3煙氣停留時間
150℃時03與NOx之間的反應時間僅需0.01s，決定O3對NOx氧化效果的主要因素是煙氣流場情況，保證O3與NOx充分混合反應。
NO2轉(zhuǎn)化為N2O5氣相反應的平衡時間需要3~4s，一般來說吸收塔空塔流速為3.5~4.5m/s，需要至少保證投運4層噴淋層，以滿足反應所需時間要求。
4結(jié)論與建議
除以上三個關(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，需結(jié)合項目情況對以上因素進行綜合考量。相比較常規(guī)的SNCR、SCR脫硝工藝對溫度、煙氣條件的要求較高，臭氧氧化脫硝對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合（例如非電行業(yè)），可優(yōu)先考慮臭氧脫硝。
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