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來源:云南電力技術   

本文分析了活性炭吸附法聯合脫硫脫硝的原理、工藝流程及其優缺點的比較,指出活性炭吸附法脫硫脫硝技術是一種先進的煙氣凈化技術,是未來煙氣脫硫脫硝技術的發展方向。

   1、前言

   燃煤鍋爐都要求控制SO2和NOx的排放,目前聯合煙氣脫硫脫硝技術有多種,但是大部分技術因初投資大、運行費用高、治污產物利用難、存在二次污染等,限制了推廣應用。活性炭吸附法聯合脫硫脫硝技術具有能夠實現治污產物資源化利用、吸附劑可循環使用、脫硫脫硝效率高等優點,是有發展前景的聯合脫硫脫硝技術。

   2、活性炭吸附法的原理

   2.1活性炭吸附法脫硫原理

   活性炭具有較大的表面積、良好的孔結構、豐富的表面基團、高效的原位脫氧能力,同時有負載性能和還原性能,所以既可作載體制得高分散的催化體系,又可作還原劑參與反應提供一個還原環境,降低反應溫度。SO2、O2與H2O被吸附劑吸附,發生下述總反應:

   活性炭吸收SO2和NOx后生成的物質存在于活性炭表面的微孔中,降低了活性炭的吸附能力,因此對吸附SO2后表面上生成硫酸的活性炭要定期再生,先用水洗,得到稀硫酸溶液,然后對活性炭進行干燥。對吸附SO2的活性炭加熱,硫酸在炭的作用下還原為SO2,得到富集,可用于生產硫酸或硫磺,但要消耗一部分活性炭。

   2.2活性炭吸附法脫硝原理

   吸附法是利用吸附劑對NOx的吸附量隨溫度或壓力的變化而變化的原理,通過周期性地改變反應器內的溫度和壓力,來控制NOx的吸附,以達到將NOx從汽源中分離出來的目的。

   如果在活性炭脫硫系統中加入氨,即可同時脫除NOx,反應方程式如下:

   4NO+4NH3+O24N2+6H2O

   與此同時在吸收塔內還存在以下的副反應:

   NH3+H2SO4NH4HSO4

   2NH3+H2SO4(NH4)2HSO4

   SO2脫除反應一般優先于NOx的脫除反應,煙氣中SO2濃度較高時,活性炭內進行的是SO2脫除反應;SO2濃度較低時,NOx脫除反應占主導地位。

   3、活性炭吸附法流程

   SO2的煙氣在文丘里洗滌器內用稀硫酸先洗滌,經除塵、降溫后進入固定床或活性炭吸附器,經凈化后排空。在氣流連續流動的情況下,從吸附器頂部間歇噴水,洗去吸附劑上生成的硫酸,得到10%~15%濃度的硫酸,它進入文丘里洗滌器后被蒸發濃縮至25%~30%濃度,再經浸沒式燃燒器等進一步提濃,最終濃度可達70%,能用于化肥生產。

   4、活性炭吸附法優缺點

   4.1優點

   1)活性炭材料本身具有非極性、疏水性、較高的化學穩定性和熱穩定性,可進行活化和改進性,還具有催化能力、負載性能和還原性能以及獨特的孔隙結構和表面化學特性。

   2)在近常溫下可以實現聯合脫除SO2、NOx和粉塵的一體化,SO2脫除率可達到98%以上,NOx的脫除率可超過80%。同時吸收塔出口煙氣粉塵含量20mg/m3。

   3)SO3的脫除率很高,且能除去廢氣中的碳氫化合物。

   4)產生可出售的副產品,可以有效地實現硫的資源化。

   5)吸附劑可循環使用,處理的煙氣排放前不需要加熱,投資省、工藝簡單、操作方便、可對廢氣中的NOx進行回收利用、占地面積小。

   4.2缺點

   1)活性炭價格目前相對較高;強度低,在吸附、再生、往返使用中損耗大;揮發分較低,不利于脫硝。

   2)吸附法脫硫存在脫硫容量低、脫硫速率慢、再生頻繁等缺點。水洗再生耗水量大、易造成二次污染。

   3)吸附劑吸附容量有限,常須在低氣速(03~12m/s)下運行,因而吸附器體積較大;活性炭易被煙氣中的O2氧化導致損耗;長期使用后,活性炭會產生磨損,并會因微孔堵塞而喪失活性,從而需要再生處理。

   4)過程為間歇操作,投資費用高,能耗大。

   5、結束語

   活性炭吸附法聯合脫硫脫硝技術是一種先進的煙氣凈化技術,是未來煙氣脫硫脫硝技術的發展方向,我國關于活性炭聯合脫硫脫硝工藝的研究和開發大多處于試驗階段,今后應加強這方面的投入,開發出適合國情的活性炭聯合脫硫脫硝工藝。