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試驗系統如圖 2 所示,壓縮空氣經臭氧發生器放電產生臭氧,部分O3 經流量計后送入反應器氣體入口1,臭氧濃度采用IN2000 型臭氧分析儀在線測量,臭氧分析儀旁路流量計起調壓作用。NO、 SO2、N2 等氣體經流量計后進入混合箱,然后送入反應器氣體入口2,試驗中維持總氣體流量在 1L/min 左右。尾部氣體成分由羅斯蒙特煙氣分析儀 NGA2000 在線測量(紅外、紫外原理),測量結果以 5s/次的采樣頻率記錄在電腦當中,由于NGA2000型煙氣分析儀的NO2和SO2模塊采用紫外吸收的原理,O3 會產生較大的測量干擾,對SO2 的氧化試驗采用HORIBA 的PG250 型紅外煙氣測量儀器進行。
2 NO/SO2 的同時脫除效果
在前面研究的基礎上,尾部結合濕法洗滌裝置來研究整體脫硫脫硝效果,試驗在多層石英管反應器結合水洗塔試驗裝置中進行,流程如圖2。洗滌塔采用空塔結構,內徑140mm,高1m,容積15.38L,吸收液為水。試驗中反應器溫度100℃,NO 與SO2 初始濃度均為200mL/m3,平衡氣為N2 和空氣。
圖 8 為試驗結果,從圖中可以看到SO2 在洗滌過后脫除效率達到100%,由于這里的水不是循環利用,不存在SO2 的飽和問題,因此SO2 的吸收比較徹底。NO 的脫除效率則隨系統輸入臭氧量的不同變化較大,從圖中可以看到隨[O3]/[NO]的增加, NO 的脫除效率不斷上升,至[O3]/[NO]=0.9 時,達到了86.27%的脫除率,主要是由于NO 被不斷氧化生成了NO2,溶解能力不斷提高??梢姵粞踅Y合濕法洗滌的方式可以同時高效脫除NOx 和SO2,并且酸性氣體HCl、HF 等也可以一并同時脫除,從而實現一塔多脫。
3 結論
對臭氧氧化同時脫硫脫硝技術進行了基礎的試驗研究,得到主要結論如下:
(1)在典型鍋爐排煙溫度150℃時,10s 內臭氧的無催化熱分解率為28%,而化學動力學反應時間僅需0.01s,臭氧的自身分解對與O3、NOx、SO2 之間的反應影響不大。
(2)在100~200℃內臭氧均可以對NO 進行有效氧化,且趨勢非常相似,在[O3]/[NO]=1.0 時,NO 氧化率分別達到了85.7%和84.8%。300℃以上時,由于臭氧分解速度加快,對NO 的氧化效率有所下降,至400℃時則已無氧化能力,SO2 的存在對 O3/NO 氧化過程影響不大。
(3)結合尾部濕法洗滌裝置,可以同時對SO2 和NOx 進行高效脫除,脫硫效率近100%,脫硝效率隨[O3]/[NO]的增加而得到強化,在[O3]/[NO]=0.9 時,達到了86.27%的脫硝效率。
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