摘要：目前，国内燃煤电厂烟气脱硫脱销已成为核心工艺，其技术性和双面性较强，主要缺点是废水处理成本高，产生的废液全部外排将对环境造成严重污染。因此，开发低成本、低废水排放量、可持续发展的烟气脱硫脱销技术，实现二氧化硫、氮氧化物等有害气体的超低排放和废弃物资源化利用，研制高效稳定的处理仪器已成为国内外学者研究的热点。其中，臭氧发生器便是代表性产物，其可以在常温常压下通过氧化反应去除烟气中的SO2、 NOx、SO3等有害气体。基于此，本文通过分析烟气脱硫脱销的基本要求，进而分析其应用方式，进而减少环境污染，为行业的发展扫清阻碍。

关键词：烟气脱硫脱销；臭氧发生器；应用

引言：现阶段，国内大型火电厂都在采用烟气脱硫脱硝工艺，烟气脱硫脱硝装置的运行对环保影响很大，且是电厂一项重要的安全生产措施，而臭氧发生器则是其核心设施，其原理是利用空气中氧气在特定的条件下产生的强氧化性的氧化自由基，即O3，它是一种有效、安全、可靠的空气净化方法。其能够氧化去除烟气中各种无机物及有害气体如二氧化硫、氮氧化物等、含硫有机物如硫化氢、氨等、含氧有机物如氮氧化物、含氮有机物如亚硝酸等，实用性较强，但由于反应物质复杂，所以需要规范其应用方法，进而提高工作效率。

一、项目概述

笔者所处福建新大陆环保科技有限公司成立于2000年9月，坐落于福州市经济技术开发区的新大陆科技园，是福建新大陆集团旗下子公司。公司致力于国际先进的大型臭氧发生器、光化学高级氧化技术和现代紫外技术制造技术研究和应用，是集研发、制造、销售、服务为一体的现代化高新技术企业。

二、烟气脱硫的特征

在煤的燃烧过程中，生成大量的SO2气体，不仅能使大气中的氧含量下降，而且还会对大气环境造成污染。因此，在火力发电厂、炼油厂等工业企业中，对SO2的排放进行控制已成为必然。近年来，我国对SO2的排放控制技术已取得了很大进展，并在一些电厂和化工厂中得到应用，但仍然存在许多问题，主要是由于硫氧化物是一种普遍存在的有害物质，它不仅会对环境造成污染，而且还会对人体造成危害，所以对SO2的控制需要足够细致，净化效果需要得到保障。时至今日，在火力发电厂、炼油厂等工业企业中应用比较广泛的脱硫技术是烟气脱硫技术（FGD），该技术具有脱硫效率高、设备简单、占地面积小、操作简便、运行费用低等优点。从物质层面来看，FGD技术是一种将脱硫剂即石灰石粉、石膏粉、硅酸钙、氧化钙等喷入烟气中使之与烟气中的SO2反应生成可溶性硫酸盐或硫氢酸盐的过程。与传统的湿法脱硫相比， FGD技术具有以下优点：处理后的烟气不含水及其他物质、吸收剂利用率高、设备简单、操作方便、运行费用低[1]。

三、烟气脱硫脱销臭氧发生器的运行要求

其一，冷却水水质pH值、总硬度、浑浊度、氯化物含量等指标应符合生活饮用水卫生标准，无论在运行还是在运行前后的通气阶段，进入臭氧发生器的氧气常压露点必须保证≤-60℃，且冷却水中应不含可能产生水垢，堵塞，沉积等影响发生器换热的物质。

其二，气源要求：气源使用和质量严格按臭氧发生器额定参数表和臭氧发生器运行参数表执行，重点关注海拔高度、湿度和腐蚀物种类等指标。

其三，冷却水要求：内冷却水水质及使用要求同样需要遵循臭氧发生器额定参数表和臭氧发生器运行参数表。而外循环水水质要求相对精细，如氯化物含量≤250 mg/L、进水温度 10-32℃、外循环进水压力：0.2-0.4MPa、外循环冷却水水量：168t/h

四、臭氧发生器的气源模式分析

（一）常见气源模式

1.氧气源

气源气体为99.6%以上氧气，氧气属于乙类气体，用于石化企业需做好防护设计，但是氧气气源稳定，无易损设备，能有力保障系统持续稳定运行。氧气源是利用高压空气放电产生臭氧的方式，当电源电压大于80V时，臭氧发生器能正常工作。氧气源有两种形式：其一利用高压空气放电产生臭氧，其主要优点是产生的臭氧浓度高、体积小、操作方便；缺点是产生的臭氧浓度低，体积大，生产成本高，通常在现场使用；其二利用气体混合器将空气中的氧气与臭氧混合。其主要优点是生成的臭氧浓度高，体积小，生产成本低，缺点是产生的臭氧浓度低，体积大，且由于氧气源仅限于现场使用，因此它不能满足工业化生产的需要，故而大多数厂家会采用间接气源模式来代替氧气源[2]。

2.PSA制氧

其所制气源气体为90%～93%浓度氧气，需注意做好防护设计。此外，制氧设备成本较高、占地面积大、噪声大且制氧设备属于易损设备，故障率高，容易影响全系统持续运行稳定性。

PSA制氧原理是通过空气中的水蒸气在吸附剂表面上凝结形成水珠，而后水分在温度和压力的作用下向外扩散，将水蒸气凝结成水珠后再通过冷凝压力将水珠从吸附剂表面上分离出去，从而达到制氧的目的。对此，PSA制氧系统设计的要点是：先要有一个可靠的吸附塔，系统要有足够的产气量，以保证足够的氧气产量。而后，系统要有足够的压力，以保证 PSA制氧过程中，不会因为压力过高而使设备损坏或停机。另外，系统要有足够的降温能力，以保证水在被吸附前就达到一定温度。PSA制氧系统是一种安全可靠的制氧方法，但由于其能耗较大，所以不适合于中小型设备中，具体应用需要以实际情况为基准。

3.空气源

空气源比较常见，一般工厂有压缩空气可提供，只需增加简易的干燥、过滤设备即可满足臭氧发生器使用，空气洁净处理设备相对也简单成熟，不会影响系统持续稳定性。但其也有局限性，运行能耗比氧气或现场制氧模式稍高。对此，在实际工作过程中，空气源模式采用高压放电的原理，利用高压产生臭氧，主要有以下两种工作模式：工频单相/三相供电，其电源频率50HZ，电压220V/380V，需要根据现场实际需要选择合适的功率。另外，空气源模式有以下优点：空气源模式不受环境温度和湿度的影响，操作简单；空气源模式可以采用市电或其他能源直接供电；空气源模式使用寿命长，维护成本低，所以其也是最常用的臭氧发生器气源模式，也是技术体系最成熟的一种[3]。

（二）气源气体的要求和调节

对照流程图检查工艺管道、阀门的连接正确，在人机界面上开启气动阀门、气动阀门，观察运行是否正常，关闭进气管道OX-701A001-80-N1F、出气管道OZ-701A001-80-N1F上的所有阀门。而后，缓慢打开进气管道OX-701A001-80-N1F上的阀门V01，调节稳压装置PRV-701A使阀后压力恒定与仪器仪表功能表中的参数值一致，打开气动开关阀XV 70101 A/B使气体充满发生器腔体，缓慢打开进气管道OX-701A001-80-N1F上的阀门V02。另外，检查进气管道OX-701A001-80-N1F上工艺管路压力、报警开关、阀门信号是否正常，从控制面板上输入所需气量打开气动调节阀FV 70102 A/B查看设备气量与压力是否与仪器仪表功能表中的参数值一致，如压力下降，请将调节稳压装置PRV-701A微调至与仪器仪表功能表中的参数值一致。

五、烟气脱硫脱销臭氧发生器的应用

（一）管路检查

管理检查应当是由外至内的，确保进气管与氧气进口完成连接，无泄漏、出气管与臭氧出口连接完成连接，无泄漏、进气与出气管的位置不能接反、冷却水管的进出口接入正确，位置接反会影响冷却效率。而后，确保电源是按要求接入，电压正常、氧气的露点达到≤-60℃、冷却水的流量和温度能够满足要求。同时，在臭氧发生器每次通电前，应先向放电室内通入清洁干燥的氧气，时间约为5 ～ 10 分钟，流量不小于最大流量的30%，将残留在放电室内含有杂质或水分的氧气吹出，确保气体质量满足运行要求。

另外，需要对照仪表设定值及报警点参数表，查验冷却水管、气管是否无泄漏，并气源的工作压力和状态[4]。归纳来讲，管路检查需要足够规范和细致，除常规的数据对比外，还要检查臭氧发生器电源输入输出电压是否正常，在供电电源正常情况下，臭氧发生器是否工作、检查臭氧发生器输入输出端是否完好无损、检查臭氧发生器与吸收塔之间的管路有无堵塞、检查臭氧发生器与吸收塔之间的管路是否存在压力降现象，如有则需调整加压泵的压力降，使其符合设计要求、检查在系统中各设备之间的连接管路材料是否和预期相同，同时出现上述任何问题后，需要对所有可能问题点进行全面检修，消除安全隐患。

（二）冷却水调节

1.系统设备及管道密封性试验

管道、设备安装完成后，必须作压力试验和密封性试验进行检查，压力试验时用空压机压入净化空气或惰性气体，缓慢增加压力至设计压的1.15倍，然后用发泡剂检查所有接口，不泄漏为合格。另外，从数据角度来看，密封性试验按如下进行，压入净化空气或惰性气体至系统操作压力，稳压30分钟，记下管道中的绝对压力P1和绝对温度T1，12小时后记录P2和T2，P1/T1与P2/T2之间的差值在2%以内为合格。

2.内循环冷却水的加注

内循环冷却水必须符合冷却水水质要求，如果环境温度低于5°C，会引起冷却水结冰导致臭氧发生器不可预测的破坏，所以必须在冷却水加防冻液。对此，配制冷却水的防冻液时，要在冷却水中加注乙二醇防冻液体积比为40%，可确保在-20°C的环境下冷却水不结冰。 而后，打开循环水路的所有阀门（除放水口），将配制好的冷却水往加水阀门加注，打开安装在加水罐上最高点自动排气阀，加水过程中自动排气阀会不断排出气体，同时冷却水泵在启动运行后继续排气[5]。届时，注意水泵的旋转方向是否正确，启动水泵观察水流量计（FI 70102A/B）的流量值，待流量计有正常读数时2～3分钟后再关闭水泵，并再次打开排气阀阀门，使这些排气阀门排气直到平稳排出水为止后关闭，继续加水，多次排气，直到所有排气阀门的气都排出为止。另外，检查电路连接完好与否，观察管道有无泄漏，管道压力正常与否，后续分别慢慢调整阀门V08和V06使流量开关FI 70104A/B达到规定流量，确保系统稳定性。

3.冷却水外循环

外循环的流量和水质与内循环一样，由于环境温度和外冷却水温度高于要求，为了冷却效果更好，建议外循环水量为内循环水量的1.2倍，且外循环由客户自行提供，外循环冷却水水量需要足够平稳，以免影响系统后续运行。

（三）抽烟发生器维护

1.使用环境

确保臭氧发生器应始终置于干燥和通风良好的洁净环境内，并使外壳可靠接地，环境温度维持在4℃-35℃，相对湿度维持在50％-85％，保持无冷凝状态。需要在易燃易爆场所慎用，定期检查臭氧发生器工作区域有无明火点、暗火点和易燃易爆品[6]。另外，检查逃生通道，保证在意外情况下操作人员可以迅速地离开发生器工作区域。

2.使用资源

先应保证气体的干燥，气体质量符合，且由于O2的电离和臭氧的形成是用高压放电区域内形成的，因此必须绝对保证气体的干燥，否则会烧毁放电管，对应的气体参数也要满足要求，数值方面严格对照臭氧发生器额定参数表。另外，须知冷却水对于臭氧发生器的正常运行十分重要，NLO-OC17型臭氧发生器的冷却水必须满足要求，具体内容以客户为准。

3.设备检查

确保臭氧发生器的维护、保养必须在无电、无压力的情况下进行，定期检查各电气部分是否受潮，绝缘是否良好，尤其是高压部分，接地是否良好，如发现或怀疑臭氧发生器受潮，应对机器进行绝缘测试，采取干燥措施，过程中必须在保证绝缘良好的状况下才能启动电源按钮，定期校验监测仪表准确性，及时更换相关器件，再检查冷却水管道有无堵塞、滴漏、氧气进气管道和臭氧出气管道有无漏气。

4.停机和重新开机

长期停机前先将发生器内部的冷却水排出，直接打开发生器底部的排水口和变压器冷却水的排水口即可，但需要及时切断电源，关闭进气和出气管道、关闭进水和出水管道。另外，臭氧发生器闲置期间，将发生器置于封闭空间，并加以遮盖，防止灰尘进入臭氧发生器内部，重新开机前，通气5-10min，流量不小于最大流量的30%，将残留在放电室内含有杂质或水分的氧气吹出，确保气体质量满足运行要求，再在初步处理后检查电路连接是否准确。

结束语：综上所述，烟气脱硫脱销技术是一种比较成熟的污水处理技术，在该领域中存在着一些技术问题，如脱硫后的废水处理、脱销后的烟气中氨污染问题以及脱销后烟气中粉尘排放问题。对此，恰逢臭氧具有杀菌消毒、脱除污染物以及去除SO2的作用，因此臭氧发生器可以很好地解决烟气脱硫脱销中存在的问题，但其价格相对较高，且随着臭氧浓度的降低其效果逐渐降低，故而在今后的烟气脱硫脱销技术中，相关人员需要以臭氧发生器为基础，通过采用膜过滤、膜蒸馏、臭氧氧化等技术提高臭氧的利用率，并在合理范围内与其他技术结合，如催化燃烧、活性炭吸附等，进一步提高臭氧发生器在烟气脱硫脱销中的应用效果。

参考文献：

[1]陈颖. SPWM控制高压电源在臭氧发生器上的应用特性 [J]. 南昌大学学报（工科版）， 2021， 43 （03）： 269-275.

[2]王新春，张自雷，李少波等. 基于DSP的臭氧发生器逆变电源设计 [J]. 电力电子技术， 2021， 55 （09）： 71-74+142.

[3]周崇明，吴灵华，陈晓霞等. 基于臭氧发生器等离子电源频率跟踪控制研究 [J]. 电力电子技术， 2021， 55 （05）： 49-52.

[4]刘佩青，姚青，沈华等. 水厂臭氧发生器的经济运行分析 [J]. 净水技术， 2021， 40 （04）： 85-89.

[5]秦实宏，梅子夷. 臭氧应用的研究述评 [J]. 武汉工程大学学报， 2021， 43 （02）： 148-154.

[6]黄会静，许钊. 净水厂常用进口臭氧发生器设备选型对比 [J]. 科学技术创新， 2021， （02）： 160-162.