臭氧脱硫脱硝工艺介绍

臭氧脱硫脱硝工艺介绍

臭氧脱硫脱硝是利用臭氧的强氧化性将烟气中的NOx、SOx氧化为更高价位的可溶水化合物再通过湿法洗涤吸收的一种新型脱硫脱硝同时脱除技术。应用臭氧氧化及尾部烟气洗涤,NOx脱除效率往往超过95%,SOx脱除效率接近100%。因目前臭氧制备及储存成本较高,限制了它的应用范围;国外已经出现相当数量的采用臭氧脱除工艺的石油精炼厂应用案例。近些年来,随着国家限制烟气排放标准的提高,我国也出现了一些采用此类工艺的机组。因此有必要对此工艺进行一些简单介绍。

一、反应机理

臭氧氧化技术最早由美国的BOC公司开发,其技术英文简写为LoTOx。而后BELCO公司将自己开发的洗涤系统(EDV)与之结合就构成了一套完整的同时脱硫脱硝工艺。

A.NOX的氧化反应

NO+O3=N02+02

NO2+O3=NO3+O2

NO2+NO3=N2O5

B.SOX的氧化反应

SO2+O3=SO3+O2

C.洗涤反应(以NaOH溶液为吸收剂为例)

N2O5+H2O=2HNO3

SO3+H20=H2SO3

NaOH+HNO3=NaNO3+H2O

2NaOH+H2SO3=Na2SO3+2H2O

二、工艺流程

臭氧同时脱硫脱硝技术工艺流程与传统的湿法脱硫工艺都具有一个套吸收塔系统,其最大区别为烟气进入吸收塔系统前首先需要要经过臭氧的氧化,其脱硝工艺流程图如下:

         三、脱除效率与成本分析

从笔者目前查阅到的资料可知,与传统的SCR脱硝工艺相比,臭氧脱硫效率可轻易达到SCR的脱除效率,且透过调整摩尔比、洗涤剂种类其效率是有可到达100%的。从成本上说,根据MARAMA2007评估数据报告,在保证NOx脱除效率为85%~95%的情况下,LoTOx运行用度为1700~1950美元/吨NOx;比SCR运行用度为2364~2458美元/吨NOx要低。此外SCR尚需要考虑氨逃逸问题,采用LoTOx工艺则不需要考虑,只因在洗涤流程中臭氧会被完全阻隔。

相比较传统的湿法脱硫工艺,其产物直接是硫酸盐,而传统工艺的亚硫酸盐需要经过曝气手段强制氧化。而经由臭氧氧化后的高价位污染物具备更高的亲水性。因此烟气在塔内的停留时间也能大大缩短。相比传统湿法脱硫工艺,新型的LoTOx工艺的设备成本是很低的。

四、臭氧制备工艺分析

在自然界所有化合物中,臭氧是仅次于氟的强氧化剂。


因此臭氧极易分解而难以保存,使用臭氧一般也是随制随用。而目前臭氧的制备方法主要有三种:光化学法、电化学法和电晕放电法。

光化学法是指通过紫外线照射是氧气转变为臭氧的工艺方法,这是地球大气层中臭氧的形成机制,也是医用臭氧的制取首选。

电化学法是通过点解纯水产生臭氧,此类工艺发展历史悠久,目前其制备量已达到工业级别要求,其臭氧产生量大约在100g/h。

电晕放电法是目前工业制备臭氧应用最为广泛的一种制备方法,此技术其能达到单台机组500kg/h的制氧量。该方法就是干燥的含氧气体留过光晕放点区制成臭氧的方法。

目前工业制备臭氧市场均是电化学法和电晕放电法互相竞争的局面。相信不久的将来,臭氧制备成本也会得到有效降低。

考虑到目前臭氧制备成本仍较高的情况下,采用替代氧化剂参与尾气吸收也是可能的,比如采用双氧水氧化也能达到较好的效果。

五、总结

1.臭氧脱硫脱硝工艺简单、可靠,相比传统尾气处理工艺占地大、投资高、工艺复杂等具有巨大优势。

2.臭氧的强氧化性对烟气中的汞等其他污染物也能起到不错的脱除效果。

3.臭氧技术最大限制因素是臭氧的制备成本,相信在不久的未来是有机会得到解决的,因此臭氧同时脱硫脱硝制备工艺具备宽广的应用前景。


文章分类: 政策法规
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