臭氧脱硝主要是利用臭氧的强氧化性,将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物,然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收,达到脱除的目的。该脱硝系统在不同的 NOx 等污染物浓度和比例下,可以同时高效率脱除烟气中的 NOx、二氧化硫和颗粒物等污染物,同时还不影响其他污染物控制技术,是传统脱硝技术的一个高效补充或替代技术。
按照O3对于NOx 复杂的氧化反应过程,实际上最后通过N 的价态变化体现出来,主要的反应如下:
2NO + 3O3 = N2O5 + 3O2
2N02 + O3 = N2 O5 + O2
NO + O3 = N O2+ O2
与气相中的其他化学物质如 CO,SO2 等相比,NOx 可以很快地被臭氧氧化,这就使得 NOx 的臭氧氧化具有很高的选择性。因为气相中的 NOx 被转化成溶于水溶液的离子化合物,这就使得氧化反应更加完全,从而不可逆地脱除了 NOx,而不产生二次污染。
所谓臭氧脱硝,指的是除去烟气中的NOx,NOx主要是NO和NO2组成,而NO含量占90%以上。要除去烟气中的NO和NO2,就必须研究NO和NO2的性质。NO是一种惰性氧化物,它虽然溶于水,但不能生成氮的含氧酸。
在0℃时,一体积水可溶解0.07体积的NO。NO最特殊的化学性质是加合作用,在常温下能与空气中的氧化合,生成红棕色的NO2。NO是不稳定的,和O2相遇,能使O2分裂成氧原子,并和其中的一个氧原子结合成NO2。NO2是红棕色有特殊臭味的气体,在-10℃左右聚合成N2O4,在120℃时N2O4全部分解成NO2,温度再高NO2开始分解成NO和O2;NO2溶于水生成xiao酸和亚xiao酸;亚xiao酸和后面的脱硫NH3反应生成xiao酸铵,更溶于水。NO2的毒性是NO的5倍。
NO和NO2是怎样产生的呢?一般情况下N2和O2和不发生化合反应。氮氧化合物是在空气中放电时或在高温燃烧过程中产生的,首先生成NO,然后由NO氧化成NO2。在高温燃烧过程中空气中的氮和燃料中的氮化物等不可能燃烧的物质与氧起化学反应,首先形成NO,随后它的一部分在烟道内与氧化合形成NO2,大部分的NO从烟囱中排入大气,并与大气中的氧结合成NO2。而未被氧化成NO2的NO就在大气中与NO2共存下来。 在燃烧过程中燃烧气体温度越高,过剩空气越多,形成NO量就越多。即在燃烧效率越高的情况下,NO越容易生成。这种燃烧方式生成的NO2中NO占90%以上,NO2较少。 按照常用的燃烧方式,煤的燃烧物中NO2的含量为500-1500ppm。
臭氧脱硝废气处理方案技术原理,臭氧对NO的氧化效率可达84%以上,结合碱吸收法,脱硫率近100%,脱硝效率也在O3/NO摩尔比为0.9时达到86.27%。将臭氧通入烟气中对NO进行氧化,然后采用碱液进行吸收,终将NOx转化为N2,NOx的去除率高达95%,SO2去除率约为100%。
通过实验将O3注入烟气进行脱除SO2、NOx的研究,然后采用碱吸收塔对烟气进行洗涤,结果表明NOX的脱除率与O3的注入量有关,当O3加入量为200ppm时,NOX的脱除效率可达到85%,此工艺对NOX和SO2的脱除率高可分别达到97%和100%。
采用此技术可得到较高的NOX脱除率,典型的脱除范围为70%~90%,甚至可达到95%,并且可在不同的NOX浓度和NO/NO2的比例下保持高效率。也不存在类似SCR中NH3的泄漏问题。该技术应用中SO2和CO的存在不影响NOX的去除,也不影响其他污染物控制技术。
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