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詳細介紹
臭氧低溫脫硝技術(shù)
采用活性分子氧化脫硝技術(shù)進行脫硝處理，實現(xiàn)了NOx達標排放的目標，同時對氧氣濃度、冷卻水溫度以及鍋爐負荷變化等影響因素進行了分析。結(jié)果表明，吸附壓力和脫附壓力分別在29~30kPa和-49~-50kPa時，氧氣濃度達到值93%以上。冷卻水溫度不宜超過37℃。同時提出了采用梯段定量控制方式以滿足鍋爐負荷變化時NOx始終處于達標排放。
隨著《大氣污染防治行動計劃》的頒布以及進一步降低燃煤鍋爐煙氣污染物排放的要求，氮氧化物NOx的控制也進一步提高。SCR[1,2]是目前應(yīng)用有效脫除效率高的一種脫硝技術(shù)。然而在追求更低NOx排放的目標時，該技術(shù)因其固有的混合和流場不均勻會引起氨逃逸超標問題，同時隨著催化劑裝載量的增加，使得SO2向SO3轉(zhuǎn)化率增大，終煙氣中NH3和SO3濃度的增大將進一步加重空預(yù)器的堵塞現(xiàn)象。而基于低溫活性分子氧化脫硝技術(shù)則很好的可以避免上述問題的出現(xiàn)。活性分子（如O3）與SCR不同，是通過對NO、重金屬等污染物的氧化進行煙氣協(xié)同處理的工藝[3-7]。該工藝與鍋爐類型無關(guān)，處理對象為鍋爐的尾部煙氣，將燃煤煙氣中的NO以及重金屬等氧化為高價態(tài)的NOx以及金屬氧化物，再進行NOx、SO2以及重金屬等污染物的協(xié)同脫除。
本文采用活性分子氧化脫硝技術(shù)對燃煤煙氣中的NOx排放控制進行了研究，并對氧氣濃度、冷卻水溫度以及鍋爐負荷變化等影響脫硝效率的因素進行了分析。
1 改造方案
某電廠原有鍋爐為2臺35t/h和1臺50t/h鏈條爐，原濕法脫硫系統(tǒng)采用一套石灰石石膏法進行SO2脫除?；钚苑肿友趸撓跫夹g(shù)應(yīng)用在煙氣匯合后的尾部煙道上，因此僅需考慮尾部煙道的煙氣流量以及氮氧化物含量等參數(shù)，與鍋爐的燃燒方式無關(guān)。利用原有脫硫裝置僅對原脫硫塔入口煙道進行改造，安裝活性分子反應(yīng)器。其余改造均為新增裝置如圖1所示包括：制氧系統(tǒng)、活性分子系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)以及電氣、儀控輔助系統(tǒng)。制氧系統(tǒng)采用吸附劑通過吸附和脫附手段進行空氣中氧氣和氮氣的分離，產(chǎn)生濃度較高的氧氣。經(jīng)過加壓、除油、除塵后的氧氣進入活性分子發(fā)生器中，通過在放電室的局部放電終產(chǎn)生活性分子（O3）。該放電室內(nèi)采用高壓電對氧氣進行放電會產(chǎn)生大量的熱量，因此需要外來冷卻水對放電室進行換熱處理以提高活性分子（O3）的濃度。
2 改造結(jié)果分析
2.1 吸附壓力的影響
目前活性分子（O3）的生產(chǎn)方法主要是依靠對氧氣進行電暈放電，一般認為電暈活性分子（O3）主要通過以下途徑產(chǎn)生：
因此，除放電電壓外，根據(jù)反應(yīng)式（2.1）~（2.4），O2濃度對活性分子（O3）的生產(chǎn)至關(guān)重要。氧氣濃度越高則活性分子（O3）的產(chǎn)量也隨之增加。氧氣是在常溫常壓的條件下，利用VPSA吸附劑選擇性吸附產(chǎn)生。鼓風機將空氣鼓入吸附塔I中，在加壓吸附條件下，優(yōu)先吸附N2、CO2和H2O等雜質(zhì)，從而獲得濃度較高的氧氣；同時真空泵抽對吸附塔II進行抽氣，在減壓脫附的條件下，脫附吸附劑中的N2及其他雜質(zhì)，吸附劑再生后進行下一輪吸附。因此，加壓和減壓過程直接影響吸附劑的吸附和再生能力，從而影響氧氣濃度。表1給出了6種工況吸附壓力和脫附壓力變化時，氧氣濃度的變化。其中可以看出隨著吸附壓力的升高，脫附壓力減小有利于氧氣濃度的提升。尤其工況5中，當吸附壓力29~30 kPa，脫附壓力-49~-50 kPa時，氧氣濃度達到93%~95%。但如果將吸附壓力和脫附壓力進一步提升，則氧氣濃度會出現(xiàn)下降，這是由于吸附劑層在高壓下出現(xiàn)穿透現(xiàn)象，部分氣體未被有效吸附而直接通過導(dǎo)致氧氣濃度的下降。
2.2冷卻水溫度的影響
電暈放電產(chǎn)生活性分子（O3）時，由于存在反應(yīng)式（2.3）和（2.4）的逆反應(yīng)，同時放電過程中會產(chǎn)生大量的熱量?；钚苑肿幼陨泶嬖诓环€(wěn)定性，隨著環(huán)境溫度的提升，活性分子自身的分解會加速，反應(yīng)式（2.3）會迅速向右進行。因此需要采用大量冷卻水進行熱交換以確?；钚苑肿樱∣3）的生成。圖1給出了冷卻水溫度變化對活性分子產(chǎn)生濃度的影響。隨著冷卻水水溫的增加，活性分子濃度隨著增加。冷卻水溫度主要受當?shù)丨h(huán)境溫度的影響，季節(jié)性變化較大。因此，考慮到經(jīng)濟性運行，高溫時冷卻水水溫控制在30~32℃，此時的活性分子濃度控制在128~135mg/Nm3。溫度過高會影響設(shè)備自身的穩(wěn)定性，同時活性分子的濃度大大降低同時設(shè)備運行能耗會大幅上升。因此，對于冷卻水溫超過37℃時，需要進行冷卻水降溫，增加額外的冷卻費用，以確保整套系統(tǒng)的經(jīng)濟性運行。
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