煙氣臭氧脫硝應(yīng)用研究.pdf

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1、理論·實(shí)踐煙氣臭氧脫硝應(yīng)用研究康勇阮磊(濟(jì)南西客站熱源廠,山東濟(jì)南250018)摘要：脫硝就是將燃煤鍋爐煙氣中的NOx脫除。由于煙氣中的氮氧化物主要組成是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，很容易通過堿液噴淋等手段將其從煙氣中脫出。所以將低價(jià)態(tài)的NO氧化為高價(jià)態(tài)的NO2、N2O5的氧化脫硝工藝，就顯得極為重要。在眾多氧化劑中，臭氧是最環(huán)保清潔的強(qiáng)氧化劑，在高效轉(zhuǎn)化NO至高價(jià)態(tài)的過程中不遺留任何二次污染物，這也是眾多電力企業(yè)青睞這一工藝的重要原因。關(guān)鍵詞：煙氣;臭氧;脫硝1臭氧脫硝原理所采用的模塊

2、化設(shè)計(jì)方法，使設(shè)備的安裝，檢修和維護(hù)工作更加容易。在保證進(jìn)氣氣源質(zhì)量的條件下，臭氧發(fā)生器放電單元臭氧具有強(qiáng)氧化性，完全有能力將煙氣惡劣環(huán)境中的NO連續(xù)運(yùn)行的免維護(hù)時(shí)間可以長達(dá)5年。氧化成高價(jià)態(tài)，提高煙氣中氮氧化物的水溶性，從而通過濕法洗脫。其中主要包括以下反應(yīng)：3高頻高壓電源NO+O3→NO2+O2(1)與傳統(tǒng)的臭氧中頻(<1kHz)電源不同，高頻高壓臭氧系統(tǒng)NO2+O3→NO3+O2(2)采用3-10kHz的高頻電源技術(shù)，結(jié)合微放電間隙設(shè)計(jì)可以有效提高臭氧生成的效率，減小發(fā)生器的體積和占地空間，從而減少NO2+NO2→N2O4(3)土建設(shè)計(jì)及投資費(fèi)用。逆變電源系統(tǒng)采

3、用成熟的高頻電源技術(shù)，N2O4+O3→N2O5(4)現(xiàn)場長期運(yùn)行證明可以保證系統(tǒng)長期運(yùn)行的穩(wěn)定性。高頻輸出NO3+NO2→N2O5(5)經(jīng)升壓系統(tǒng)后產(chǎn)生正弦波高電壓，經(jīng)電纜與發(fā)生器相連，在高頻3NO2+H2O→2HNO3+NO(6)高壓的作用下，放電間隙產(chǎn)生冷態(tài)等離子體放電生成臭氧。N2O5+H2O→2HNO3(7)4變壓吸附制氧機(jī)利用臭氧將NO氧化為高價(jià)態(tài)的氮氧化物后，需要進(jìn)一步在眾多的制氧工藝中，變壓吸附制氧工藝由于能耗高、產(chǎn)地吸收。常見的吸收液有Ca(OH)2、NaOH等堿液。不同的吸氧純度高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)脫穎而出。收劑產(chǎn)生的脫除效果會有一定的差異。例如有人在

4、利用水吸收變壓吸附真空解吸制氧機(jī)(簡稱VPSA制氧機(jī))，即穿透大尾氣時(shí)，NO的脫除效率可達(dá)到86.27%，這是利用氣體在水中氣壓的條件下，利用VPSA專用分子篩選擇性吸附空氣中的的溶解度進(jìn)行吸收，也有試驗(yàn)利用吸收液將高價(jià)氮氧化物還原氮?dú)?、二氧化碳和水等雜質(zhì)，在抽真空的條件下對分子篩進(jìn)行成為N2后直接排入大氣中。采用臭氧脫硝技術(shù)可得到較高的解吸，從而循環(huán)制得純度較高的氧氣(90%～94%)。VPSA能耗NOX脫除率，典型的脫除范圍為70%～90%，甚至可達(dá)到95%，較低,設(shè)備越大其能耗越低。并且可在不同的NOX濃度和NO、NO2的比例下保持高效率；經(jīng)氧化后生成的NO通過

5、洗滌器很容易與煙氣中水分發(fā)生反變壓吸附制氧機(jī)主要由鼓風(fēng)機(jī)、真空泵、切換閥、吸附器和25應(yīng)生成HNO，然后再同洗滌劑生成鹽類，最后通過洗滌清理排氧氣平衡罐組成。原料空氣經(jīng)吸入口過濾器除掉灰塵顆粒后,3被羅茨鼓風(fēng)機(jī)增壓后而進(jìn)入其中一只吸附器內(nèi)。吸附器內(nèi)裝填出系統(tǒng)外。我廠在脫硝反應(yīng)裝置后新上濕法脫硫系統(tǒng)，用石灰吸附劑,其中水分、二氧化碳、及少量其它氣體組分在吸附器漿液對煙氣進(jìn)行洗滌。具體的化學(xué)反應(yīng)如下：入口處被裝填于底部的活性氧化鋁所吸附,隨后氮?dú)獗谎b填N2O5+H2O→2HNO3(8)于活性氧化鋁上部的沸石分子篩所吸附。而氧氣(包括氬氣)為HNO3+Ca(OH)2→Ca(

6、NO3)2+H2O(9)非吸附組分從吸附器頂部出口處作為產(chǎn)品氣排至氧氣平衡罐。對于臭氧脫硝系統(tǒng)來說，臭氧易于分解無法儲存，需現(xiàn)場當(dāng)該吸附器吸附到一定程度,其中的吸附劑將達(dá)到飽和制取現(xiàn)場使用(特殊的情況下可進(jìn)行短時(shí)間的儲存)，所以凡是狀態(tài),此時(shí)通過切換閥利用真空泵對之進(jìn)行抽真空(與吸附方能用到臭氧的場所均需使用臭氧發(fā)生器。臭氧發(fā)生器是用于制向相反),真空度為0.65～0.75barg。已吸附的水分、二氧化碳、取臭氧氣體(O3)的裝置。它的原理就是利用高壓電離，使空氣氮?dú)饧吧倭科渌鼩怏w組分被抽出并排至大氣,吸附劑得到再中的部分氧氣分解聚合為臭氧，是氧的同素異形轉(zhuǎn)變過程。臭

7、生。變壓吸附制氧機(jī)的每個(gè)吸附器都交替執(zhí)行吸附-解吸-沖氧的不穩(wěn)定性使其很難實(shí)現(xiàn)瓶裝貯存，一般只能利用臭氧發(fā)生壓等步驟。上述三個(gè)基本的工藝步驟都可由PLC和切換閥系器現(xiàn)場生產(chǎn)，隨產(chǎn)隨用。統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。2發(fā)生器與放電管5結(jié)語臭氧系統(tǒng)的核心技術(shù)和設(shè)備是發(fā)生器中的放電管，直接影總體來說，臭氧制備設(shè)備具備以下特點(diǎn)：①能耗比較低。響設(shè)備的運(yùn)行效率和可靠性。臭氧發(fā)生器采用微間隙介質(zhì)阻擋產(chǎn)氧量越大，能耗也降低。②維護(hù)成本低，但電能消耗較大，需放電設(shè)計(jì)，不僅大大提高了運(yùn)行的效率，而且增加了系統(tǒng)連續(xù)單獨(dú)電源提供動(dòng)力。③整套設(shè)備的自動(dòng)化程度高，臭氧發(fā)生器運(yùn)行的安全可靠