公司臭氧脱硝技术调研报告
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中节能XX天融***
臭氧脱硝技术调研报告
调研人：周某某
部门：ERC 烟气净化中心
2012年4月 目录
1.臭氧性质 1
2.臭氧脱硝原理 2
3.臭氧脱硝技术研究现状 3
4.臭氧脱硝技术的主要影响因素 5
4.1 摩尔比 5
4.2温度 5
4.3反应时间 6
4.4吸收液性质 6
4.5其他 7
5.臭氧氧化技术优势 8
6.臭氧氧化技术难点 8
7.臭氧氧化工业应用 8
8.臭氧发生器 10
8.1主要控制参数 10
8.2主要技术参数 10
8.3基本要求 12
8.3工作原理 12
8.3.1高压放电式发生器 13
8.3.2紫外线式臭氧发生器 14
8.3.3电解式发生器 15
8.4臭氧发生器气源 15
8.5国内外主要臭氧生产厂家 16
8.5.1国外臭氧生产厂家： 16
8.5.2国内臭氧生产厂家： 16
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）
49.1
640
1atm，0℃时密度（g/L）
1.429
2.144
稳定性
稳定
易某某
以空气为基准时的密度
1.103
1.658
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
1ppm
2.14mg/m3
1%
13.5mg/L
1%
14.8mg/L
水溶浓度单位
1ppm= 1mg/L
mg/L g/m3 ppm
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
F2
2.87
臭氧
O3
2.07
过氧化氢
H2O2
1.78
高锰酸钾离子
MnO4
1.67
二氧化氯
ClO2
1.50
氯
Cl2
1.36
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。浙江大学王某某等人对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：
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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。
浙江大学王某某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%。王某某[王某某，周某某，魏林某某， 等. 用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. 王某某， 周某某， 温某某， 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[Wang ZH， Zhou J H， Zhu YQ， et al. Simultaneous removal of NOx， SO2and Hg in nitrogen flow in a narrow reactor by ozone injection： Experimental results[ J]. Fuel Processing Technology，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%。
Young Sun Mok和Heon-Ju Lee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Sirpa K.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[Emerging environmental technologies：an analysis of new treatment technologies for the California energy commission[R]. EPRI， Palo Alto， CA， California Energy Commission. Sacramento， CA：2003]报告了一种新兴的NOx 控制技术，此工艺的原理基于将氧、臭氧混合气注入烟道，将NOx 氧化成高价态且易溶于水的N2O3 和N2O5，最终在洗涤塔内被碱性物质脱除。
另有研究认为的NO与O3反应速率都很快，生成易溶于水的NO2、NO3 等，并破坏了NO的溶解平衡，从而促进NO在水中的溶解和吸收氧化。
4.臭氧脱硝技术的主要影响因素
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O3/NO请点击下方选择您需要的文档下载。
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