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濰坊景坤環保設備有限公司
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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
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。
1、臭氧脫硝機理
臭氧的氧化能力，從下表可知，臭氧的氧化還原電位僅次于氟，比過氧化氫、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。天潔公司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。
低溫條件下，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)
2、臭氧同時脫硫脫硝的主要影響因素
利用臭氧同時脫硫脫硝的影響因素主要有摩爾比、反應溫度、反應時間、吸收液性質等，這些因素對脫硝和脫硫效率都有不同程度的影響。
2.1 摩爾比
摩爾比(O3/NO)是指O3與NO之間摩爾數的比值，它反映了臭氧量相對于一氧化氮量的高低。NO的氧化率隨O3/NO的升高直線上升。目前已有的研究中，在 0.9≤O3/NO<1的情況下，脫硝率可達到85%以上，有的甚至幾乎達到99%。根據式(1)可見，O3與NO*反應的摩爾比理論值為1，但在實際中，由于其他物質的干擾，可發生一系列其他反應，如式(2)～(5)，使得O3不能99%與NO進行反應。
2.2 溫度
由于臭氧的生存周期關系到脫硫脫硝效率的高低，所以考察臭氧對溫度的敏感性具有重要意義。王智化等人在對臭氧的熱分解特性的研究中得出在150℃的低溫條件下，臭氧的分解率不高，但隨著溫度增加到250℃甚至更高時，臭氧分解速度明顯加快。Zhihua Wang等人也得出在25℃時臭氧的分解率只有0.5%，當溫度高于 200℃時，分解率顯著增加。這些結果對研究臭氧在煙氣中的生存時間及氧化反應時間具有重要意義。
2.3 反應時間
臭氧在煙氣中的停留時間只要能夠保證氧化反應的完成即可，在ISHWAR K. PURI的研究中，反應時間在1～104s之間對反應器出口的NO摩爾數沒有什么影響，而且增加停留時間并不能增大NO的脫除率。這主要是因為關鍵反應的反應平衡在很短時間內即可達到，不需要較長的臭氧停留時間。
2.4 吸收液性質
利用臭氧將NO氧化為高價態的氮氧化物后，需要進一步地吸收。常見的吸收液有Ca(OH)2、NaOH等堿液。不同的吸收劑產生的脫除效果會有一定的差異。例如天潔公司在利用水吸收尾氣時，NO和SO2的脫除效率分別達到86.27%和99%。這是利用氣體在水中的溶解度進行吸收，也有試驗利用吸收液將高價氮氧化物還原成為N2后直接排入大氣中，如Young Sun Mok和 Heon-Ju Lee采用Na2S和NaOH溶液作為吸收劑，NOx的去除率高達95%，SO2去除率約為99%，但存在吸收液消耗量大的問題。
隨著環保要求的日益嚴格，傳統的煙氣脫硫脫硝工藝將不能滿足嚴格的減排要求，此外，傳統工藝還存在設備投資高、占地面積大、系統復雜等缺點。因此開發工藝簡單、可靠的脫硫脫硝工藝具有重要意義。采用臭氧的高級氧化技術不僅對NOX具有良好的脫除效果，而且對煙氣中的其他有害污染物，比如重金屬汞也有一定的去除能力。
影響臭氧同時脫硫脫硝的因素主要有摩爾比、反應溫度、反應時間、吸收液性質等。LoTOx的工程應用表明該技術在國外已進入工業化應用階段，但現階段臭氧的制備費用較高，制約了該技術的推廣使用，隨著臭氧發生裝置的逐步改進，臭氧氧化同時脫硫脫硝技術必將會有更加廣泛的應用前景
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