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潍坊景坤环保设备有限公司
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煤炭作为主要能源物，其燃烧过程排放的SO2、NOx等污染物的总量很大，会造成严重的大气污染，危害人类健康
煤炭作为主要能源物，其燃烧过程排放的SO2、 NOx等污染物的总量很大，会造成严重的大气污染，危害人类健康。对SO2的控制，目前较为成熟的技术是石灰石—石膏法，脱除效率可达95%以上。此外还有炉内喷钙脱硫、电子束法脱硫等技术。对NOx的控制分为两类，一类是控制燃煤过程中NOx的生成，主要有低氧燃烧法、两段燃烧法和烟气再循环法等。另一类是通过物理化学方法进行脱除，主要有催化、吸收、吸附、放电等。其中广泛应用的是选择性催化还原法(SCR)，脱除效率达90%以上。随着国家对火电厂污染物排放的要求越来越严格，同时脱硫脱硝已成为烟气污染物控制技术的发展趋势。目前国内外广泛使用的是湿式烟气脱硫和NH3选择催化还原技术脱硝的组合。该技术的脱硫脱硝效率虽然高，但是投资和运行成本昂贵。其他的脱硫脱硝技术还包括等离子体法、催化法、吸附法等，但只有少数进入生产应用。
1、臭氧脱硝机理
臭氧的氧化能力，从下表可知，臭氧的氧化还原电位仅次于氟，比过氧化氢、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。天洁公司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65步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：
NO+O3→NO2+O2 (1)
NO2+O3→NO3+O2 (2)
NO3+NO2→N2O5 (3)
NO+O+M→NO2+M (4)
NO2+O→NO3 (5)
2、臭氧同时脱硫脱硝的主要影响因素
利用臭氧同时脱硫脱硝的影响因素主要有摩尔比、反应温度、反应时间、吸收液性质等，这些因素对脱硝和脱硫效率都有不同程度的影响。
2.1 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99%。根据式(1)可见，O3与NO*反应的摩尔比理论值为1，但在实际中，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99%与NO进行反应。
2.2 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。王智化等人在对臭氧的热分解特性的研究中得出在150℃的低温条件下，臭氧的分解率不高，但随着温度增加到250℃甚至更高时，臭氧分解速度明显加快。Zhihua Wang等人也得出在25℃时臭氧的分解率只有0.5%，当温度高于 200℃时，分解率显著增加。这些结果对研究臭氧在烟气中的生存时间及氧化反应时间具有重要意义。
2.3 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，在ISHWAR K. PURI的研究中，反应时间在1～104s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。这主要是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。
2.4 吸收液性质
利用臭氧将NO氧化为高价态的氮氧化物后，需要进一步地吸收。常见的吸收液有Ca(OH)2、NaOH等碱液。不同的吸收剂产生的脱除效果会有一定的差异。例如天洁公司在利用水吸收尾气时，NO和SO2的脱除效率分别达到86.27%和99%。这是利用气体在水中的溶解度进行吸收，也有试验利用吸收液将高价氮氧化物还原成为N2后直接排入大气中，如Young Sun Mok和 Heon-Ju Lee采用Na2S和NaOH溶液作为吸收剂，NOx的去除率高达95%，SO2去除率约为99%，但存在吸收液消耗量大的问题。
随着环保要求的日益严格，传统的烟气脱硫脱硝工艺将不能满足严格的减排要求，此外，传统工艺还存在设备投资高、占地面积大、系统复杂等缺点。因此开发工艺简单、可靠的脱硫脱硝工艺具有重要意义。采用臭氧的高级氧化技术不仅对NOX具有良好的脱除效果，而且对烟气中的其他有害污染物，比如重金属汞也有一定的去除能力。
影响臭氧同时脱硫脱硝的因素主要有摩尔比、反应温度、反应时间、吸收液性质等。LoTOx的工程应用表明该技术在国外已进入工业化应用阶段，但现阶段臭氧的制备费用较高，制约了该技术的推广使用，随着臭氧发生装置的逐步改进，臭氧氧化同时脱硫脱硝技术必将会有更加广泛的应用前景
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