煤粉工业锅炉臭氧脱硝应用的可行性分析

3影响臭氧脱硝效率的主要因素

影响臭氧氧化技术脱硝效果的因素主要包括反应时间、反应温度、摩尔比、吸收液性质等，这些因素对NOx脱除效率都有不同程度的影响。

3.1反应时间的影响

刘志龙[6]、姜树栋[7]等研究发现，在1～104s反应时间内，反应器出口的NO摩尔数没有变化，且停留时间的增加也未影响NO的脱除率。分析原因，在于关键反应在很短时间内便达到反应平衡，无需臭氧较长时间停留，所以该技术臭氧在烟气中的停留时间只需能够使氧化反应完成即可。

3.2反应温度的影响

臭氧的生存周期关系到NOx及SO2的脱除效率，若在锅炉排烟温度下，臭氧快速分解，在与NO和SO2接触前便已分解成O2，该技术的存在便失去意义，因此研究臭氧的温度敏感性十分重要。臭氧分解率可用臭氧测量浓度与初始浓度([O3]/[O3]0)的关系来表达。

η=(1-[O3]/[O3]0)×100%(6)

王智化等[4]依据关系式(6)系统研究了臭氧的热分解特性，结果显示:150℃的低温条件下，臭氧的分解率不高，随时间变化[O3]/[O3]0呈线性下降趋势，10s时，[O3]/[O3]0的值下降到0.72，分解率为28%。200℃条件下，10s时，[O3]/[O3]0的值降低到0.133，分解率上升到86.7%，分解明显加快。

250℃条件下，分解速度显著加快，2s内已基本分解完全。同时实验结果还显示，臭氧在室温环境下分解较慢，10s时间仅分解约0.5%。不同温度下臭氧对NO的氧化效率也明显不同。王智化[4]、代邵凯[5]等通过实验考察了O3浓度429mg/m3、NO初始浓度264mg/m3、NO2初始浓度17mg/m3、O2浓度6%的条件下，臭氧在不同温度下对NO的氧化效率。

实验结果显示:在低于150℃条件下，臭氧对NO的氧化效率始终接近100%，温度高低对氧化效率基本没有影响。在高于150℃条件下，随着温度的升高臭氧对NO的氧化效率逐渐降低，如200℃时臭氧对NO的氧化效率为98%，250℃时臭氧对NO的氧化效率降低至76%。

根据臭氧的热分解特性，随着温度的升高，O3分解为O2速度越来越快，导致丧失了对NO的氧化能力。图1为臭氧在不同温度条件下对NO的氧化效率。

3.3摩尔比的影响

O3/NO摩尔比能够反映出臭氧量与一氧化氮量的相对高低。代邵凯等[5]通过实验考察了O3质量浓度为429mg/m3、O2体积分数为6%条件下，O3/NO摩尔比在0.4～1.2臭氧对NO的氧化效率。结果显示:O3对NO的氧化效率随着O3/NO摩尔比增大而逐渐增高。

150℃低温条件下，当O3/NO摩尔比从0.4增加到1.0时，臭氧对NO的氧化效率对应从38.9%升至96.0%，呈直线上升趋势。当O3/NO摩尔比小于1.0时，O3对NO的氧化效率随O3/NO摩尔比变化的曲线斜率接近于1;当O3/NO摩尔比大于1.0时，曲线变化趋于平缓。

目前已有研究表明，在0.9≤O3/NO摩尔比<1的情况下，脱硝率可达到85%以上。根据式(1)可见，O3与NO完全反应的摩尔比理论值为1，但在实际中，由于受到其他物质干扰，可发生一系列其他反应(式(2)～(5))，使得臭氧不能100%与NO进行反应。图2为不同O3/NO摩尔比和温度条件下臭氧对NO的氧化效率[5-7]。

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