李樂(lè)

福建龍凈環(huán)保股份有限公司 福建龍巖 364000

1 臭氧氧化脫硝的技術(shù)原理

作為一種新興的低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)，臭氧氧化脫硝近年來(lái)在許多中小型鍋爐、工業(yè)鍋爐上得到了廣泛應(yīng)用。原理是由臭氧發(fā)生器制備臭氧，通過(guò)噴射及布?xì)庋b置引入煙道將煙氣中的NO氧化成高價(jià)態(tài)、易溶于水的NO2、N2O5等，并在通過(guò)煙道后方布置的吸收塔中的噴淋溶液對(duì)煙氣進(jìn)行噴淋洗滌，使煙氣中的氮氧化物從煙氣中脫出并轉(zhuǎn)移到液體中，實(shí)現(xiàn)煙氣的脫硝處理目的。

臭氧氧化脫硝過(guò)程中NO的氧化機(jī)理比較復(fù)雜。

低溫條件下，O3與NO之間的關(guān)鍵反應(yīng)如下：

臭氧氧化脫硝技術(shù)主要是利用臭氧的強(qiáng)氧化性，將難溶的低價(jià)態(tài)NO氧化為易溶的高價(jià)態(tài)氮氧化物，然后用噴淋液將氮氧化物溶解吸收轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)脫硝的目的。因?yàn)槌粞醯膹?qiáng)氧化性，煙氣中的氮氧化物被轉(zhuǎn)化成易溶的離子化合物，使氧化反應(yīng)更加完全和不可逆轉(zhuǎn)，從而在徹底脫除氮氧化物的同時(shí)不產(chǎn)生二次污染。因此，臭氧脫硝可以在氮氧化物污染物多種濃度和比例下，都能夠高效率脫除，而且還不影響其他污染治理系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。所以該技術(shù)可以和傳統(tǒng)脫硝技術(shù)聯(lián)合或者完全替代傳統(tǒng)脫硝技術(shù)[1]。

2 臭氧氧化脫硝存在的問(wèn)題

氮氧化物會(huì)造成環(huán)境污染，是形成酸雨和光化學(xué)煙霧等的主要污染物之一。我國(guó)工業(yè)固定源NOx排放占NOx排放總量的70%左右。目前工業(yè)煙氣NOx排放控制技術(shù)主要有選擇性催化還原技術(shù)（selectivecatalyticreduction，SCR）、活性炭吸附技術(shù)。SCR技術(shù)在燃煤鍋爐煙氣脫硝中具有廣泛應(yīng)用，該技術(shù)是在300-400℃溫度范圍內(nèi)，NH3和催化劑的共同作用下，將煙氣中的NOx還原成N2，脫硝效率一般在85%以上。活性炭吸附技術(shù)利用活性炭的吸附性能將NOx吸附脫除，同時(shí)通入NH3可使NOx在活性炭表面發(fā)生催化還原反應(yīng)生成N2。

煙氣中90%以上的NOx為NO，其在水中溶解度較低（小于0.1g/dm3），無(wú)法被脫硫系統(tǒng)有效吸收。與NO相比，NO2和N2O5在水中溶解度分別為213g/dm3和500g/dm3，更容易被吸收。氧化吸收技術(shù)將難溶于水的NO氧化為高價(jià)態(tài)NOx，利用高價(jià)態(tài)NOx易溶的特性，借助原有的SO2吸收工藝脫硝。相比于SCR和活性炭吸附技術(shù)，氧化吸收技術(shù)能夠利用已有設(shè)施，且不會(huì)存在脫硝效率隨運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)逐漸下降的問(wèn)題。目前報(bào)道較多的氧化方法有非熱等離子體氧化、電子束煙氣處理、光催化等以及使用 O3、NaClO2、NaClO、H2O2、ClO2和 KMnO4等氧化劑直接氧化NO。綜合來(lái)看，O3具有低溫條件下氧化效率高、氧化選擇性強(qiáng)、氧化產(chǎn)物無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)。因此，臭氧作為NOx氧化劑的優(yōu)勢(shì)明顯。

該技術(shù)應(yīng)用于其他行業(yè)煙氣處理時(shí)，可能存在的問(wèn)題包括：（1）復(fù)雜的煙氣成分中同時(shí)含有SO2、CO、H2O等多種物質(zhì)，LoTOx工藝在60-70℃進(jìn)行低溫氧化，O3對(duì)NOx氧化的選擇性較強(qiáng)，隨著工藝條件改變，氧化溫度升高，需要重新分析氧化選擇性；（2）不同價(jià)態(tài)的NOx在脫硫系統(tǒng)中的吸收能力不同，需要研究不同工藝條件下氧化產(chǎn)物的分布組成規(guī)律；（3）NO2有一定的溶解度，但脫硫系統(tǒng)對(duì)NO2的吸收效率明顯低于N2O5。因此，需要對(duì)NOx的氧化和吸收過(guò)程進(jìn)行詳盡分析，得到不同影響因素的作用原理，從而提高吸收效率、降低運(yùn)行成本[2]。

3 臭氧脫硝對(duì)于臭氧污染的影響

截止目前，在我國(guó)各類區(qū)域之中，涉及臭氧污染的新聞往往不絕于耳，依照環(huán)境監(jiān)測(cè)總站公布的信息界定，自2003年開始，包括長(zhǎng)三角、珠三角等地區(qū)的臭氧濃度都開始急劇性的增長(zhǎng)。目前，京津冀和珠三角等地區(qū)的臭氧超標(biāo)天數(shù)已經(jīng)分別達(dá)到污染總天數(shù)的26%、70%。這證明當(dāng)前我國(guó)臭氧超標(biāo)率增加趨勢(shì)極為顯著，峰值濃度亦呈現(xiàn)出大幅度的提升現(xiàn)象，許多城市都開始將其視為核心污染物，許多民眾也開始注意和重視這類問(wèn)題?？陀^角度審視，底層大氣層內(nèi)部的臭氧，不管是對(duì)于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)或是生物圈，都會(huì)造成極為深刻的侵害，畢竟臭氧存在較強(qiáng)的氧化性，會(huì)對(duì)人體呼吸與神經(jīng)系統(tǒng)造成深度損傷，威脅到植物的健康成長(zhǎng)，最終則不免破壞生態(tài)環(huán)境的平衡狀態(tài)；再就是其又會(huì)對(duì)一系列金屬與非金屬材料造成強(qiáng)烈的腐蝕，隨后引發(fā)的危害效應(yīng)可想而知。

處于低層大氣內(nèi)部的臭氧屬于一類常見(jiàn)的二次污染物，其并非常見(jiàn)污染源直接排放所引發(fā)的，而是經(jīng)由排放到空氣中的氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)化合物在光化學(xué)反應(yīng)下衍生的，就好比是源自于機(jī)動(dòng)車的尾氣、工業(yè)鍋爐排放的氮氧化物等等，它們經(jīng)過(guò)陽(yáng)光強(qiáng)烈的輻射、高溫氣象綜合作用之后，便會(huì)快速引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，最終形成所謂的臭氧?，F(xiàn)階段面對(duì)氮氧化物的排放控制工作，不同行業(yè)都設(shè)置了相對(duì)嚴(yán)格的限定標(biāo)準(zhǔn)，就好比是火電行業(yè)領(lǐng)域，便主張由其排放出的氮氧化物不可以超出50mg/Nm3。需要注意的是，臭氧氧化反應(yīng)過(guò)程十分激烈，同時(shí)在脫硫塔位置亦會(huì)被噴淋漿液重復(fù)性洗滌吸收，即便是當(dāng)下臭氧沒(méi)有和NO充分反應(yīng)，不過(guò)在隨后的工藝環(huán)節(jié)中還是能夠順利地分解出氧氣，因此最終向大氣排放出的臭氧含量不會(huì)很高，基本上能夠忽略不計(jì)。而相關(guān)技術(shù)人員要做的，就是不斷強(qiáng)化各類能源的利用率，之后盡量使用天然氣和氫氣等可再生能源進(jìn)行傳統(tǒng)的煤炭能源替換，并且大力推廣使用太陽(yáng)能、風(fēng)能等全新能源。

總之，傳統(tǒng)的煙氣脫硝工藝已經(jīng)不能滿足嚴(yán)格的減排要求，因此為了更好的促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展要求，必須要選擇高效又經(jīng)濟(jì)的脫硝技術(shù)方案，進(jìn)一步加強(qiáng)研究非常有必要。