烟气脱硫塔技术设计
2018-08-08 12:02:46 来源：张之全
烟气脱硫塔技术设计
3.1技术方案的组合形式
由于低NOX燃烧技术降低NOX排放效率较低（一般在50%以下），因此，当NOX的排放标准要求比较严格时，就要考虑采用燃烧后的烟气脱硝技术来降低NOX的排放量。烟气脱硝技术分为包括气相反应法、等离子体活法、吸附法、液体吸收法、微生物法等。
3.2、锅炉烟气脱硫脱硝技术方案的组合形式是：选用LPC技术中的《氨法脱硫技术》首先对烟气进行高效率脱硫和初步脱硝处理，之后采用山美水美高浓度臭氧发生器技术对NO进行氧化处理，之后再用喷淋技术将已氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物进行液相收集。在喷淋液的作用下发生化学反应生成水和硝酸盐，还原氮气（在这里我们可以根据环保部门提出的脱硝要求和根据臭氧与一氧化氮的摩尔比确定的臭氧需要量来选择适当大小的臭氧发生设备）。烟气经脱硝后进入除雾区，经除去烟气中的水雾后直接送进烟囱排入大气。
1、 烟气脱硫塔技术设计与含义
本技术方案的名称叫做“氨水——臭氧组合高效脱硫脱硝技术方案”。即AC—GTSX技术方案。其基本含义是：A——氨水、C——臭氧，GTSX——高效脱硫脱硝。该技术的突出特点是采用目前已经十分成熟的而且具有很高脱除效率的“氨法脱硫技术”（A—GTS）首先解决燃气锅炉的烟气脱硫问题，同时把烟气中已经是高价态的氮氧化物脱除掉，之后采用“臭氧氧化技术”（C—GTX)，利用臭氧的强氧化特性，将NO氧化成高价态的氮氧化物，再用氨水喷淋收集，并使其与氨水反应生成硝酸盐或与水反应还原氮气，达到脱氮的目的。
选择性非催化还原法（SNCR）
选择性非催化还原法是在900～1100℃温度范围内，无催化剂作用下，通过注入氨、尿素等化学还原剂还原剂可选择性地把烟气中的NOX 还原为N2 和H2O，达到去除的目的。在SNCR 法中温度的控制是至关重要的。由于没有催化剂加速反应，故其操作温度高于SCR 法。为避免NH3被氧化，温度又不宜过高。目前的趋势是以尿素代替NH3作还原剂。采用该方法一般可使NOX降低50%～60%。
㈠、7 尿素溶液吸收法
应用尿素作为氮氧化物的吸收剂，其主要的反应为：
NO+NO2 = N203；N203+H2O = 2HNO2；
(NH2)2CO+2HNO2 = CO2+2N2+3H2O
此法运行费用低，吸收效果好，不产生二次污染。然而，只用尿素溶液吸收，尾气中氮氧化物浓度仍高达0．06%～0．08%。为进一步提高净化效率，用弱酸性尿素水溶液吸收，通常可以加硫酸、硝酸、盐酸或者醋酸。吸收液的温度控制在30℃～90℃，pH值在1～3之间，吸收后尾气中NOX的去除率高达99．95%。
烟气脱硫塔技术设计
㈡、高效脱硝原理
1、臭氧的氧化特性
臭氧的氧化能力极强，从下表可知，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。
名称
项目 |
氟 |
臭氧 |
过氧化氢 |
高锰酸钾 |
二氧化氯 |
氯 |
氧 |
|
分子式 |
F2 |
O3 |
H2O2 |
KMnO4 |
ClO2 |
Cl2 |
O2 |
标准电极电位
(mv) |
2.87 |
2.07 |
1.78 |
1.67 |
1.50 |
1.36 |
1.23 |
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。
2、臭氧的化学反应机理
臭氧的详细化学反应机理比较复杂。在实际运用中，可根据低温条件下臭氧与NO的关键反应进行调试。低温条件下，O3与NO之间的关键反应如下：
NO+O3→NO2+O2 （1）
NO2+O3→NO3+O2 （2）
NO3+NO2→N2O5 （3）
NO+O+M→NO2+M （4）
NO2+O→NO3 （5）
3 臭氧同时脱硫脱硝研究概况
据浙江大学王智化等对采用臭氧氧化技术同时脱硫脱
硝进行的试验结果表明，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%，NO和Hg0的脱除率与O3的注入量有关，当O3加入量为200ppm时，NO的脱除效率可达到85%，此工艺对NO和SO2的脱除率***高可分别达到97%和100%。
4 臭氧同时脱硫脱硝的主要影响因素。
4.1 摩尔比
摩尔比（O3/NO）是指O3与NO之间摩尔数的比值，它反映了臭氧量相对于一氧化氮量的高低。NO的氧化率随O3/NO的升高直线上升。目前已有的研究中，在0.9≤O3/NO＜1的情况下，脱硝率可达到85%以上，有的甚至几乎达到100%；在实际中，由于其他物质的干扰，可发生一系列其他反应，如式（2）～（5），使得O3不能100%与NO进行反应。
4.2 温度
由于臭氧的生存周期关系到脱硫脱硝效率的高低，所以考察臭氧对温度的敏感性具有重要意义。所有试验都表明，臭氧所处的环境温度越高分解越快，温度越低分解越慢。在150℃的低温条件下，臭氧的分解率相对较低。在25℃时臭氧的分解率只有0.5%，臭氧的半衰期可达15秒。
4.3 反应时间
臭氧在烟气中的停留时间只要能够保证氧化反应的完成即可，因为关键反应的反应平衡在很短时间内即可达到，不需要较长的臭氧停留时间。反应时间1秒足矣。据华北电力大学环境学院马双忱等人的技术文献证实：在1～10000秒之间，对反应器出口的NO摩尔数没有什么影响，而且增加停留时间并不能增大NO的脱除率。
5、臭氧氧化技术的工程应用
C—GTX是一种低温氧化技术，将氧/臭氧混合气注入再生器烟道，将NOX氧化成高价态且易溶于水的NO2和N2O5，然后通过氨水洗涤并使其与氨水反应生成硝酸盐，或与水反应还原氮气。
主要的反应如下：
NO+O3→NO2+O2 （6）
2NO2+O3→N2O5+O2 （7）
N2O5+H2O→2HNO3 （8）
4NH3 + 2NO2 + O2 →6H2O + 3N2 （9）
4NO2+ 4NH3•H2O+O2 →4NH4NO3 + 2H2O （10）
5. 利用臭氧发生器产生的臭氧氧化难溶于水的NO，使其变成易溶于水的NO2等高价态氮氧化物，同时再用与氮氧化物有很好亲和性的氨水进行收集，完全可以获得令人满意的脱硝效果。
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