湿式氨法烟气脱硫联合臭氧氧化实现同时脱硫脱硝的反应机理及应用

马学峰

（北京市朝阳区中信建设有限责任公司，北京 100020）

目前，人们的观念发生了变化，并不只是对经济发展重视。为了使生活体验得到提高，人们开始重视身边的环境，国家政策导向也逐渐重视此方面的内容。氨法烟气技术被广泛应用到火电行业中，包括燃煤电厂，通过氨法烟气技术能够使企业导致环境污染降低，并且降低NO2和SO2化合物的排放量，以此实现脱硫脱销的目的，使所排放的物质满足国家标准需求，提高人们生活舒适性，使人们在良好的环境中生活。

1 实验设计

在实验过程中设计填料塔吸收反应系统，包括吸收反应系统、臭氧氧化系统、模拟烟气系统、尾气处理系统、烟气分析系统、吸收反应系统。钢瓶气体通过转子流量计后进入缓冲罐中混合，在进塔前通过烟气分析仪对进口浓度进行测量，利用调节转子流量计满足模拟烟气浓度需求，对烟气从塔底进入填料吸收塔进行模拟，将臭氧输送到缓冲罐中，混合气体和低质量分数氨水溶液接触在填料层，脱除烟气中NO2和SO2。塔顶气体出口管路和烟气分析仪相互连接，对出口质量浓度变化进行实时监测，对气体进行分析后通过尾气处理系统后排放。

在实验过程中，使用钢瓶气体纯度N2为99.9%，SO2体积分数为4%，O2为99.99%，NO体积分数为2%，N2指的是平衡气体。通过氧气和臭氧发生器进行制备，氨水质量分数为25%。填料塔塔体使用有机玻璃材质进行制备，内径设置为0.04m，塔内填料层使用4cm×4cm的散装填料构成，填料层的高度设置为0.2m。将热电偶设置到填料塔进液口和进气口，对加热后吸收液温度与进气温度进行测量，pH计使用雷磁pHB-4。

SO2脱除效率η（SO2）计算公式为：

NOx的脱除效率η（NOx）计算公式为：

2 结果和分析

2.1 臭氧和NO的反应机理

试验过程中的臭氧使用空气源，臭氧和NO的关系根据实测浓度进行计算，结果详见图1。由于高温会促进O3的分解速率，实际锅炉空气预热器为喷射位置，温度设置为150℃。利用相应的机理可以看出来，NO在O3不过量时候的氧化产物为NO2，所以能够检测NOx种类。通过图1表示，NO2产量比NO初始体积分数比较高。通过实验表示，N2和O3能够生成NO2反应，主要是由于罗斯蒙特的SO2和NO2模块是将紫外吸收原理作为基础，但是，O3对紫外区的吸收性能比较强，从而导致干扰。此NO2结果为NO氧化物产物参考，将NO测量为基准，另外，在100℃和200℃的条件下，NO养护趋势大致相同，NO为线性下降，在1.0的时候NO降低到21.9×10-6与32.6-6，氧化率分别为89.2%与85.5%。在试验过程中表示，在此温度中会生成N2O，与相关机理分析结果相同，N2O体积分数比4×10-6要小。通过NO模拟结果分析，不同温度条件中和试验结果吻合，对反应机理的正确性进行验证，表1为O3和NOx的部分化学反应机理。

图1 结果

表1 O3和NOx的部分化学反应机理

2.2 O3和NO摩尔比n(O3)/n(NO)对脱除效率影响

吸收液氨水质量分数、液气比分比为0.05%、40L/m³，吸收液温度设置为30℃，NO进口质量浓度设置为600mg/m³，在吸收过程中不补充吸收液，O3和NO摩尔比详见图2。

图2 O3和NO摩尔比

通过图2表示，在无臭氧时脱硫效率为98.6%，在n(O3)/n(NO)=0.6、1.0、1.5时，脱硫效率为100%，增加脱硫效率的主要原因为SO2被臭氧氧化溶于水的SO3出现反应：

降低吸收液中的NH4HSO3，从而降低分解溢出SO2，提高脱硫效率。另外，在无臭氧中的脱硝效率为11.6%，增加脱硝效率为61.2%。增加的臭氧能够使脱销效率得到提高，主要是因为其他条件发生改变，上述反应为：

使不溶于水的NO氧化成为溶于水的N2O5、NO2等气体，使氨水溶液吸收。增加n(O3)/n(NO)时，脱硝效率也会进一步的增加，所以n(O3)/n(NO)设置为1.0。

2.3 氨法烟气脱硫技术的发展趋势

火电厂会产生氨氧化合物与硫氧化合物，那么，要促进氨法烟气技术发展，从而保证企业脱硫脱销效率，并且使硫氧化合物与排放标准满足国家标准需求。对于脱硫脱销技术，上述方法只是简单阐述现有火电企业使用的方法，未来会有大量相应的先进方法与工艺，从而提高脱硫脱销技术效率与水平。

通过上述方法表示，脱硫脱销技术通过物理与化学方法，属于多领域、多学科的综合性技术。氨法烟气是将脱硫脱销技术作为基础发展，在实现脱硫脱销过程中还能够使生成副产品二次使用，如硫酸的配置，在需要企业中使用，在提高火电厂经济效益时，还能够保护环境。

另外，在氨法烟气脱硫脱硝过程中，还能够通过活性炭吸附法实现脱硫脱硝。其属于物理方法，不需要化学方法，并且不会产生化学物质副产物，实现比较简单。此方法使烟气通过水，将氨氧化合物通过氧化还原转变成为固体硫，通过处理对活性炭物质吸附，之后再次使用，避免金钱和资源的浪费，并且操作和设备简单，具有丰富的活性炭资源，投资成本比较低，效果良好。

3 结语

氨法烟气脱硫脱硝技术在使用过程中要深入研究与探索，根据不同火电厂情况进行综合考量，在脱硫脱销技术使用过程中不仅要重视理论研究，还要根据具体情况进行分析，使工艺水平与脱硫脱硝效率得到进一步的提高。