臭氧脫硝系統的幾個關鍵設計參數
0引言
我國是以煤炭為主要能源供應的國家之一，燃煤過程中產生的S02、NO等大氣污染物質成為危害我國大氣環境的主要污染源。按照GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》的規定，自2014年7月1日起火力發電鍋爐對于氮氧化物（NOx）的排放將全面執行低于100mg/Nm3的新標準。2014年11月23日，《煤電節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。目前火力發電廠已有運用較為成熟的低氮燃燒器技術、SNCR技術和SCR技術等煙氣脫硝技術，臭氧氧化脫硝技術因其脫硝效率高、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上。
臭氧噴入煙道之所以能夠實現脫硝的效果，是因為煙氣中的氮氧化物95%以上都是NO，其物理性質不溶于水，而NO的氧化產物NO2、NO3、N2O5等皆溶于水。隨著國家對環保要求的進一步加強，鈣基濕法脫硫系統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的幾個關鍵參數進行簡述，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反應的主要產物是NO2；反應（2）~（3）受溫度影響嚴重，O3與NO2發生反應生成高價態氮氧化物（以N2O5為主），N2O5在高溫情況下性能不穩定，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反應的主要產物是N2O5。
與NO2、NO3相比，N2O5更容易被漿液吸收，若要實現較高的脫硝效率，則需要讓NO盡可能多的轉化為N2O5，此時O3/NOx摩爾比需≥1.25，從工程實際投運數據看來，要實現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結論與建議
除以上三個關鍵因素外，影響臭氧脫硝效率的相關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時，需結合項目情況對以上因素進行綜合考量。相比較常規的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），可優先考慮臭氧脫硝。
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