臭氧脱硝技术调研

中节能六合天融环保科技有限公司臭氧脱硝技术调研报告调研人：周欣部门：ERC烟气净化中心2012年4月目录1.臭氧性质.....................................................................................................................12.臭氧脱硝原理.............................................................................................................23.臭氧脱硝技术研究现状.............................................................................................34.臭氧脱硝技术的主要影响因素.................................................................................54.1摩尔比..............................................................................................................54.2温度...................................................................................................................54.3反应时间...........................................................................................................64.4吸收液性质.......................................................................................................64.5其他...................................................................................................................75.臭氧氧化技术优势.....................................................................................................86.臭氧氧化技术难点.....................................................................................................87.臭氧氧化工业应用...................................................................................................168.臭氧发生器.................................................................................................................88.1主要控制参数...................................................................................................88.2主要技术参数..................................................................................................98.3基本要求.........................................................................................................108.3工作原理........................................................................................................108.3.1高压放电式发生器..............................................................................118.3.2紫外线式臭氧发生器..........................................................................138.3.3电解式发生器......................................................................................138.4臭氧发生器气源............................................................................................148.5国内外主要臭氧生产厂家............................................................................148.5.1国外臭氧生产厂家：..........................................................................148.5.2国内臭氧生产厂家：..........................................................................151臭氧脱硝技术调研1.臭氧性质臭氧是氧的同素异形体，是一种淡蓝色不稳定的气体，有三个氧原子组成，分子式为O3。表1臭氧与氧气性质的比较项目氧气臭氧分子式O2O3分子量3248一般情况下的形态气态气态气味无腥臭味气体颜色无色淡蓝色液体颜色淡蓝色暗蓝色1atm，0℃时溶解度（mg/L）49.16401atm，0℃时密度（g/L）1.4292.144稳定性稳定易分解以空气为基准时的密度1.1031.658臭氧浓度根据CJ/T3028.2-94进行测量和计算。臭氧的计量单位及换算关系：表2臭氧的计量单位及换算关系表项目等量数值空气中浓度单位1ppm2.14mg/m31%13.5mg/L1%14.8mg/L水溶浓度单位1ppm=1mg/Lmg/Lg/m3ppm臭氧的化学性质是它的氧化性，在常温下自行分解为初生态的氧，是一种强氧化剂，其氧化能力仅次于氟。具有低浓度下可瞬时完成氧2化作用；微量时有一种清新气味，高浓度时具有强烈的漂白粉味，臭氧与有机物、无机物均能产生氧化。表3氧化还原电位比较项目分子式标准电极电位mv氟F22.87臭氧O32.07过氧化氢H2O21.78高锰酸钾离子MnO41.67二氧化氯ClO21.50氯Cl21.36实践证明臭氧化气体用于水处理、脱色、除臭、杀菌、灭藻与病毒灭活；除锰、除硫化物、除酚、除氯、除农药异味、石油制品及合成洗涤后消毒；作为氧化剂，用于某些香料合成、提炼药物、润滑脂合成、合成纤维的制造；作为催化剂用于油墨涂料速干、助燃及酿酒发酵方面、各类纤维纸浆漂白、全盛洗涤剂的脱色、毛皮加工件的除臭杀菌等；在医院废水处理中起到消毒、除臭等作用。在废水处理方面，可除酚、硫、氰油、磷、芳香烃和铁、锰等金属离子。使生化物快速分解，因此臭氧受到国内外工业及环保部门的日渐重视。2.臭氧脱硝原理臭氧的氧化能力极强，从表3可知，臭氧的氧化还原电位仅次于氟，比过氧化氢、高锰酸钾等都高。此外，臭氧的反应产物是氧气，所以它是一种高效清洁的强氧化剂。臭氧脱硝的原理在于臭氧可以将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2，N2O3，N2O5等高价态氮氧化物。浙江大学王智化等人对3臭氧同时脱硫脱硝过程中NO的氧化机理进行了研究，构建出O3与NOx之间详细的化学反应机理，该机理比较复杂。在实际试验中，可根据低温条件下臭氧与NO的关键反应进行研究。低温条件下，O3与NO之间的关键反应如下：3.臭氧脱硝技术研究现状烟气中NOx的主要组成是NO（占95%），NO难溶于水，而高价态的NO2，N2O5等可溶于水生成HNO和HNO3，溶解能力大大提高，从而可与后期的SO2同时吸收，达到同时脱硫脱硝的目的。臭氧作为一种清洁的强氧化剂，可以快速有效地将NO氧化到高价态。电子束法和脉冲电晕法虽然能够产生强氧化剂物质，如·OH，·HO2等，但工作环境恶劣，自由基存活时间非常短，能耗较高。O3的生存周期相对较长，将少量氧气或空气电离后产生O3，然后送入烟气中，可显著降低能耗。目前利用臭氧进行脱硫脱硝在国外已有工程应用实例，在我国还处于探索阶段。浙江大学王智化等对采用臭氧氧化技术同时脱硫脱硝进行了试验研究，结果表明在典型烟气温度下，臭氧对NO的氧化效率可达84%以上，结合尾部湿法洗涤，脱硫率近100%，脱硝效率也在O3/NO摩尔比为0.9时达到86.27%。王智化[王智化，周俊虎，魏林生，等.用4臭氧氧化技术同时脱除锅炉烟气中NOx及SO2的实验研究[J].中国电机工程学报，2007，27(11)：1-5.王智化，周俊虎，温正城，等.利用臭氧同时脱硫脱硝过程中NO的氧化机理研究[J].浙江大学学报：工学版，2007，41(5)：765-769]等对采用O3氧化技术同时脱硫脱硝进行了试验研究，结果表明在典型烟气温度下，O3对NO的氧化效率可达84%以上，结合尾部湿法洗涤，脱硫率近100%，脱硝效率也在[O3]/[NO]摩尔比=0.9时达到86.27%。在另一篇文章里，Wang等[WangZH，ZhouJH，ZhuYQ，etal.SimultaneousremovalofNOx，SO2andHginnitrogenflowinanarrowreactorbyozoneinjection：Experimentalresults[J].FuelProcessingTechnology，2007，88(8)：817-823]将O3注入模拟烟气进行脱除SO2、NOx以及Hg的研究，然后采用碱吸收塔对烟气进行洗涤，结果表明NO和Hg0的脱除率与O3的注入量有关，当O3加入量为200×10-6时，NO的脱除效率可达到85%，此工艺对NO和SO2的脱除率最高可分别达到97%和100%。YoungSunMok和Heon-JuLee将臭氧通入烟气中对NO进行氧化，然后采用Na2S和NaOH溶液进行吸收，最终将NOx转化为N2，NOx的去除率高达95%，SO2去除率约为100%。此外SirpaK.Nelo等在臭氧氧化的基础上，用H2O2进行吸收，也得到了较好的结果。BOC公司将其专利低温氧化技术(LoTOx)授权给Belco(贝尔哥)公司，把这种NOx控制技术同Belco公司的EDV湿式洗涤器结合起5来应用于石油精炼厂，该系统可以同时脱除烟气中的NOx，SO2和颗粒物。美国能源部[Emergingenvironmentaltechnologies：ananalysisofnewtreatmenttechnologiesfortheCaliforniaenergycommission[R].EPRI，PaloAlto，CA，CaliforniaEnergyCommission.Sacramento