濕式氨法煙氣脫硫聯合臭氧氧化實現同時脫硫脫硝的反應機理及應用

馬學峰

（北京市朝陽區中信建設有限責任公司，北京 100020）

目前，人們的觀念發生了變化，并不只是對經濟發展重視。為了使生活體驗得到提高，人們開始重視身邊的環境，國家政策導向也逐漸重視此方面的內容。氨法煙氣技術被廣泛應用到火電行業中，包括燃煤電廠，通過氨法煙氣技術能夠使企業導致環境污染降低，并且降低NO2和SO2化合物的排放量，以此實現脫硫脫銷的目的，使所排放的物質滿足國家標準需求，提高人們生活舒適性，使人們在良好的環境中生活。

1 實驗設計

在實驗過程中設計填料塔吸收反應系統，包括吸收反應系統、臭氧氧化系統、模擬煙氣系統、尾氣處理系統、煙氣分析系統、吸收反應系統。鋼瓶氣體通過轉子流量計后進入緩沖罐中混合，在進塔前通過煙氣分析儀對進口濃度進行測量，利用調節轉子流量計滿足模擬煙氣濃度需求，對煙氣從塔底進入填料吸收塔進行模擬，將臭氧輸送到緩沖罐中，混合氣體和低質量分數氨水溶液接觸在填料層，脫除煙氣中NO2和SO2。塔頂氣體出口管路和煙氣分析儀相互連接，對出口質量濃度變化進行實時監測，對氣體進行分析后通過尾氣處理系統后排放。

在實驗過程中，使用鋼瓶氣體純度N2為99.9%，SO2體積分數為4%，O2為99.99%，NO體積分數為2%，N2指的是平衡氣體。通過氧氣和臭氧發生器進行制備，氨水質量分數為25%。填料塔塔體使用有機玻璃材質進行制備，內徑設置為0.04m，塔內填料層使用4cm×4cm的散裝填料構成，填料層的高度設置為0.2m。將熱電偶設置到填料塔進液口和進氣口，對加熱后吸收液溫度與進氣溫度進行測量，pH計使用雷磁pHB-4。

SO2脫除效率η（SO2）計算公式為：

NOx的脫除效率η（NOx）計算公式為：

2 結果和分析

2.1 臭氧和NO的反應機理

試驗過程中的臭氧使用空氣源，臭氧和NO的關系根據實測濃度進行計算，結果詳見圖1。由于高溫會促進O3的分解速率，實際鍋爐空氣預熱器為噴射位置，溫度設置為150℃。利用相應的機理可以看出來，NO在O3不過量時候的氧化產物為NO2，所以能夠檢測NOx種類。通過圖1表示，NO2產量比NO初始體積分數比較高。通過實驗表示，N2和O3能夠生成NO2反應，主要是由于羅斯蒙特的SO2和NO2模塊是將紫外吸收原理作為基礎，但是，O3對紫外區的吸收性能比較強，從而導致干擾。此NO2結果為NO氧化物產物參考，將NO測量為基準，另外，在100℃和200℃的條件下，NO養護趨勢大致相同，NO為線性下降，在1.0的時候NO降低到21.9×10-6與32.6-6，氧化率分別為89.2%與85.5%。在試驗過程中表示，在此溫度中會生成N2O，與相關機理分析結果相同，N2O體積分數比4×10-6要小。通過NO模擬結果分析，不同溫度條件中和試驗結果吻合，對反應機理的正確性進行驗證，表1為O3和NOx的部分化學反應機理。

圖1 結果

表1 O3和NOx的部分化學反應機理

2.2 O3和NO摩爾比n(O3)/n(NO)對脫除效率影響

吸收液氨水質量分數、液氣比分比為0.05%、40L/m3，吸收液溫度設置為30℃，NO進口質量濃度設置為600mg/m3，在吸收過程中不補充吸收液，O3和NO摩爾比詳見圖2。

圖2 O3和NO摩爾比

通過圖2表示，在無臭氧時脫硫效率為98.6%，在n(O3)/n(NO)=0.6、1.0、1.5時，脫硫效率為100%，增加脫硫效率的主要原因為SO2被臭氧氧化溶于水的SO3出現反應：

降低吸收液中的NH4HSO3，從而降低分解溢出SO2，提高脫硫效率。另外，在無臭氧中的脫硝效率為11.6%，增加脫硝效率為61.2%。增加的臭氧能夠使脫銷效率得到提高，主要是因為其他條件發生改變，上述反應為：

使不溶于水的NO氧化成為溶于水的N2O5、NO2等氣體，使氨水溶液吸收。增加n(O3)/n(NO)時，脫硝效率也會進一步的增加，所以n(O3)/n(NO)設置為1.0。

2.3 氨法煙氣脫硫技術的發展趨勢

火電廠會產生氨氧化合物與硫氧化合物，那么，要促進氨法煙氣技術發展，從而保證企業脫硫脫銷效率，并且使硫氧化合物與排放標準滿足國家標準需求。對于脫硫脫銷技術，上述方法只是簡單闡述現有火電企業使用的方法，未來會有大量相應的先進方法與工藝，從而提高脫硫脫銷技術效率與水平。

通過上述方法表示，脫硫脫銷技術通過物理與化學方法，屬于多領域、多學科的綜合性技術。氨法煙氣是將脫硫脫銷技術作為基礎發展，在實現脫硫脫銷過程中還能夠使生成副產品二次使用，如硫酸的配置，在需要企業中使用，在提高火電廠經濟效益時，還能夠保護環境。

另外，在氨法煙氣脫硫脫硝過程中，還能夠通過活性炭吸附法實現脫硫脫硝。其屬于物理方法，不需要化學方法，并且不會產生化學物質副產物，實現比較簡單。此方法使煙氣通過水，將氨氧化合物通過氧化還原轉變成為固體硫，通過處理對活性炭物質吸附，之后再次使用，避免金錢和資源的浪費，并且操作和設備簡單，具有豐富的活性炭資源，投資成本比較低，效果良好。

3 結語

氨法煙氣脫硫脫硝技術在使用過程中要深入研究與探索，根據不同火電廠情況進行綜合考量，在脫硫脫銷技術使用過程中不僅要重視理論研究，還要根據具體情況進行分析，使工藝水平與脫硫脫硝效率得到進一步的提高。