活性焦烟气净化技术

活性焦烟气净化技术（精选5篇）

活性焦烟气净化技术 第1篇

关键词：火电厂,烟气脱硫,活性焦

0 引言

火电厂SO2排放指控指标日趋严格,烟气脱硫是控制SO2排放所使用的主要手段,目前国内外使用的工艺系统主要有:石灰石-石膏法、海水法、旋转喷雾干燥法、循环流化床以及活性焦烟气脱硫工艺。

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺在国内已普遍应用,一般脱硫效率在95%以上,系统运行稳定。但耗水量相对较高。活性焦烟气脱硫近年受到广泛关注,脱硫效率在95%以上,尤其在资源回收和节水方面优点突出。符合干旱地区国家节水政策,尤其对于中国主要产煤区缺水严重且运力紧张的现状,火电厂烟气脱硫的节水技术尤其重要。

文中以2台330 MW机组模拟设计方案为例,对活性焦烟气脱硫技术和工程方案进行论述。

1 活性焦脱硫工艺

1.1 活性焦的吸附反应机理

当烟气中含有足量水汽和O2时,活性焦烟气脱硫是一个化学吸附和物理吸附同时存在的过程[1]。首先发生的是物理吸附,然后焦表面的某些含氧络合物基团是SO2吸附及催化氧化的活性中心,在有水和氧气存在的条件下将吸附到活性炭表面的SO2最终催化氧化为H2SO4。可能的反应路径为:

就吸附过程而言,工业上应用较多的是固定床和移动床。其中研究和应用较多的是德国和日本。固定床吸附塔(器)吸附再生工艺存在通量小、不连续、高压降、再生切换频繁等问题,限制了其大规模应用。

1.2 活性焦的解吸(再生)反应机理

活性焦的解吸和吸附相比是一个相反的过程。硫酸存在于活性焦的微孔中,吸附了SO2的活性焦被加热到400℃~500℃,蓄积在活性焦中的硫酸或硫酸盐分解脱附,产生的主要分解物是SO2、N2、CO2、H2O,其物理形态为富SO2的气体,在合适的工艺条件下,SO2体积分率可达到20%以上。可能的反应路径为:

活性焦的解析过程相当于再生过程,在不断地吸附与解析循环中,活性焦受到物理和化学的再生作用,恢复活性后重复使用。

1.3 活性焦的工艺系统流程

烟气通过活性焦吸附脱硫装置被净化,吸附饱和的活性焦靠重力流至解吸再生装置,通过加热使活性焦再生,释放出的高浓度SO2混合气体采用现有成熟的工艺技术可用于生产商品浓硫酸、液态SO2、结晶硫磺、硫酸铵等含硫化工产品,再生后的活性焦经筛选后由活性焦输送系统送入活性焦吸附脱硫装置循环使用,筛下的少量小颗粒活性焦可作为锅炉等的燃料[2]。

1.4 技术进展和发展现状

活性焦烟气脱硫工艺开发于20世纪60年代,并于80年代开始工业应用,属于干法烟气脱硫工艺。已有数种方法在日本、德国、美国等国家得到工业应用,其代表方法有日立法、住友法、鲁奇法、BF法及Reidluft法等。目前该工艺在国外已由火电厂扩展到石油化工、硫酸和化肥工业等领域。

中国科研和专业机构多年来也在不断进行研究,并在活性炭制备与改性方面取得了很多实验成果。山西新华化工厂、宁煤集团活性炭公司等公司开始进行脱硫活性焦的生产,他们生产的活性焦已出口用于烟气净化。

在国家863计划的支持下,在贵州宏福热电厂试验完成了活性焦烟气脱硫装置,处理烟气量178 000Nm3/h,回收的SO2全部用于生产硫酸,2004年建成。国电清新联合德国WKV公司于2008年中标神华胜利2660 MW活性焦烟气脱硫工程,工程在设计中。

2 模拟工程烟气脱硫方案

2.1 活性焦烟气脱硫工艺

工程烟气脱硫工艺采用1炉配置1套脱硫装置,包括:烟气系统、SO2吸附系统、解析再生系统、活性焦输送系统、电加热系统和副产品加工系统。

烟气自除尘器出口引出,进入FGD系统吸附塔,脱硫净化后的烟气经引风机通过烟囱排入大气。吸附SO2的活性焦通过输送系统进入再生塔,用电将其加热到400℃左右再生。再生塔排出的活性焦经筛分后,由斗式提升机提升回吸附塔,脱硫获得的高浓度SO2的气体由高温离心风机抽出,送入工业硫酸生产装置。

2.2 活性焦脱硫工艺布置

2台机组的脱硫装置对称布置,形成炉后标准长方形脱硫布置区域。顺烟气流向依次布置增压风机、吸附塔、解析塔,其间布置输送系统、热风和冷却风机,两侧布置制酸车间。

2.3 副产品加工系统

脱硫系统解析出的高浓度SO2气体经过制酸车间处理,采用成熟的制酸工艺,生产出纯度为98%的工业硫酸,生产的硫酸符合GB534-2002中一等品的指标。

2.4 主要技术数据

模拟工程的主要技术参数简要计算结果如表1。

3 技术特点分析

3.1 活性焦吸附作用广泛

活性焦表面的大量微孔隙和表面官能团,使得活性焦可以同时高效地进行脱硫、脱硝、除尘和脱除微量的重金属及有机化合物,脱硫率达95%以上,脱氮率达80%以上。可用于净化燃煤、燃油、垃圾焚烧、重油分解和烧结机等烟气。

有研究表明,活性焦脱硫脱硝性能与活性焦的孔隙结构和表面化学特性密切相关,孔容是决定污染物初期脱除率的主要因素,表面官能团则在污染物的化学吸附上发挥着重要作用,是吸附、催化的活化中心。SO2较NO优先吸附在活性焦上,烟气中O2或水蒸汽的单独存在对脱硫脱硝均不会有明显的影响,当烟气中同时存在O2和水蒸汽时,活性焦的脱硫脱硝效果可明显改善,氨的存在既可将NO还原为N2,又能增强活性焦脱除SO2的效果。

3.2 设备腐蚀程度轻

烟气脱硫反应在120℃~140℃进行,出口烟气温度在酸露点以上,对出口烟道和烟囱的腐蚀属于轻度腐蚀,不需要进行重度防腐[3]。

但是在吸附和解析过程,产生亚硫酸、硫酸,吸附塔和解析塔设备防腐还需要考虑,尤其注意在低温区域的酸腐蚀。

3.3 高度节水

脱硫过程不用水,属于高度节水的烟气脱硫工艺。适用于水资源缺乏地区,尤其适合中国北方主要产煤区山西、陕北、新疆等地区严重缺水的国情。

3.4 原料来源广泛

活性焦生产以煤为原料,来源广泛,价格低廉。活性焦可循环使用直至全部消耗为止,运行过程产生的焦粉可作为燃料燃烧,不会对环境造成二次污染。

烟气同时应用于脱硫脱硝,不会产生SCR脱硝工艺废弃的催化剂后处理的二次污染问题。

3.5 资源利用

脱硫副产品转化途径广,可根据用户和市场需求,采用成熟技术生产硫酸、硫磺或液体SO2等,做到资源充分利用。

4 结语

针对北方主要产煤区资源多,水资源缺乏的国情,寻求节水、脱硫效率高的烟气脱硫工艺势在必行。活性焦法烟气脱硫工艺脱硫过程基本不用水,特别适合于水资源缺乏地区,适合中国贫水国情及建设节约型社会发展政策。

该工艺在国外已应用到600 MW机组,并有多台火电机组应用业绩,国外运行电厂有日本的Isogo电厂和德国的阿茨博格电厂,脱硫效率分别达到95%和98%,特别是阿茨博格电厂活性焦烟气脱硫装置1987年投产,现已运行近20 a,运行情况稳定,在大机组采用活性焦烟气脱硫工艺是可行的。

该工艺具有工艺系统简单、工艺设备要求不高,不产生二次污染,活性焦生产原料易得,副产品用途广泛等特点。该工艺可以实现脱硫脱硝一体化,可以同时脱除SO2、NOx和重金属,可以满足进一步严格的环保要求,值得推广。

由于国内活性焦烟气脱硫工艺起步较晚,国内专业环保公司对主要系统和设备的设计能力还有待提高。建议与国外公司合作,引进成熟的技术,推广活性焦烟气脱硫工艺技术。

参考文献

[1]梁大明.活性焦干法烟气脱硫技术[J].煤质技术,2008(6):48-51.

[2]李兰廷,解炜,梁大明,等.活性焦脱硫脱硝机理研究[J].环境科学与技术,2010(8):79-83.

活性焦在烟气净化中的应用 第2篇

目前工业排放烟气温度一般为110~150℃,而以NH3为还原剂、以活性焦作为活性组分的干法协同脱硫脱硝技术正是在此温度范围内起净化作用,净化烟气中的污染物。而且相比于传统工艺运行损耗高、成本高以及工艺复杂的缺点,活性焦颗粒强度大、运行损耗小、工艺简单的特点使其广泛应用于各种工业烟气净化,具有相当大的应用前景[10,11]。

1 活性焦烟气净化机理

为了实现理论指导实践,推动活性焦烟气净化技术的发展,许多研究者对其机理进行了研究。活性焦脱硫脱硝主要包括两方面的反应过程,一是吸附反应,二是催化反应。

吸附反应主要与活性焦的孔隙结构有关,孔隙结构决定了污染物的初期脱除效率。而活性焦的表面化学特性则直接关系到催化反应的好坏。表面官能团作为表面化学活性特性的核心组成部分,对污染物的化学吸附起到了至关重要的作用。它是吸附、催化的活化中心。在反应发生的初期,主要是烟气中的SO2/NO被表面的孔隙吸附。SO2被吸附以后会被氧化成SO3,SO3再和水蒸汽反应生成亚硫酸,最后被氧化成硫酸。NO被吸附后会生成硝酸根、亚硝酸根,接着被外界氨气或氨根还原成氮气。在吸附的过程中伴随着扩散反应。扩散的方式分为内扩散和外扩散。内扩散指发生在催化剂孔道内部的扩散。外扩散指发生在催化剂颗粒外部的扩散。如果扩散的速率增大,那么气体与吸附催化剂接触的机会也相应会增加。陈立杰等人[12]对煤制活性焦脱硫机理进行研究发现,活性焦脱除SO2为多相反应,反应的速控为扩散过程。张翠清等人[13]对3种不同的煤基活性焦进行SO2吸附性能实验,发现对于粒径较大的活性焦,吸附脱除SO2的速率主要由内扩散控制,微孔发达对于吸附反应的发生有利,微孔数量与内扩散速度成正比关系。

2 活性焦的制备

活性焦的制备工艺非常简单,大致分为原煤预处理、搅拌混合、炭化、活化和冷却备用六个过程。具体工艺流程示意图如图1所示。

3 活性焦烟气净化影响因素

从活性焦的整个制备工艺来看,影响活性焦性能的主要因素有烟气组分、活化工艺和煤的种类。

3.1 烟气组分的影响

烟气组分对活性焦烟气净化的影响主要表现在不同烟气组分会与污染物或者活性焦表面官能团发生反应,从而影响整个净化过程。李兰廷等人[14]对不同烟气组分下活性焦的脱硝率与时间的关系进行研究,得出结论:相比NO,活性焦会优先吸附SO2,而且,烟气气体组成不同会导致活性焦的脱硫脱硝效果也跟着发生相应的变化。如果向烟气中单独引入O2或H2O,活性焦的脱硫脱硝不会出现明显的变化,但是向烟气中同时引入O2和H2O时,活性焦的脱硫脱硝效果则会出现巨大的变化。NH3的引入不仅仅是作为脱除NO的还原剂,还会对脱除SO2的效率有所提高。

3.2 活化工艺的影响

活化是用一些氧化性气体如水蒸汽、二氧化碳、烟道气、空气等作为活化剂,在高温下进行活化制造活性炭/焦的方法。活化的好坏决定了活性焦的孔隙结构和表面官能团。孔隙结构和表面官能团又分别决定了气体净化中的吸附过程和催化过程。这也使得活化对于活性焦烟气净化工艺起到了决定性作用。很多研究者都致力于寻找到最佳的活化工艺条件。杨巧文等人[15]采用高温水蒸汽活化试验制备了褐煤基活性焦。试验结果表明,褐煤基活性焦的最佳活化工艺条件为:活化温度850℃、水蒸汽通入量为1.0kg·h-1、活化时间2h。张进华等人[16]研究了活化时间和水蒸汽流速等对制备活性焦产品性能的影响。结果表明,以无烟煤精煤为原料,活化温度为850℃,活化时间为15min,水蒸汽流速为6.2m L·min-1时,能制备出符合理想活性焦的活性焦产品。

3.3 原料及配方

活性焦主要是通过碳化过程中释放的气体造孔,所以它的孔隙结构与制备原料有很大的关系。而粘结剂的加入量则直接影响活性焦的成型和强度。可用于活性焦制备的原料煤,目前应用最广泛的是低阶煤。苗文华等人[17]以5种典型低阶煤为原料,通过回转炉炭化和活化工序制备活性焦。结果表明,在最佳制备条件下,褐煤活性焦的吸附值为36.32mg·g-1,比长焰煤活性焦吸附值高10%。张守玉等人[18]系统研究了煤种及炭化条件对活性焦孔隙特性的影响,发现彬县煤是制备活性焦的较佳煤种,其较高的挥发分与氧含量有益于活性焦孔隙结构的发展。

4 活性焦的改性

虽然活性焦烟气净化有它独特的优势,但为了扩大其应用范围和提高烟气净化效率,很多研究者开始对其进行改性,以求达到更佳的利用价值。活性焦具有发达的比表面积,除了自身可以作为催化剂使用,还可以作为载体负载活性组分。胡秋玮等人[19]采用浸渍法改性,考察了钒、锰和铜的金属氧化物改性对活性焦脱硝效果的影响。实验结果表明,经过这3种金属氧化物改性的活性焦的脱硝率在反应稳定后都能达到90%以上,取得了较好的处理效果,表明活性焦作为载体材料是经济有效的。除了负载活性组分来改性外,还可以通过改变活化剂的组分来改变活性焦的表面官能团。解炜等人[20]对活性焦进行NH3改性,实验结果表明,高温下NH3会与活性焦表面发生反应,进而增加活性焦表面O元素和N元素的含量,活性焦表面的O和N元素对于脱硝反应是具备活性的,所以可以明显提高活性焦的脱硝效率。

5 结语

活性焦烟气净化技术 第3篇

1 活性焦干法脱硫工艺的主要原理

活性焦干法脱硫工艺的原理相对比较简单, 如果站在其处理的原理上来说, 就是在特定的温度条件下, 通过内置的活性炭来对烟气当中的二氧化硫、氧气和水进行吸附处理, 在吸附处理的过程中这些物质可以在活性焦表面上的活性点催化的作用下从原来的二氧化硫气体直接被氧化成三氧化硫, 之后, 三氧化硫会和水蒸气发生反应生成硫酸, 此外其还会在活性炭的吸附作用下滞留在活性焦表面存在的空隙内部。其所产生的反应形式如下所示:

在吸收了二氧化硫气体之后, 将经过处理的活性焦加热, 使其温度达到400℃, 在加热一段时间之后, 活性炭的孔隙当中会存在着一定数量的硫酸, 在经过分解反应之后会重新释放出二氧化硫气体。其化学反应方程式如下所示:

以上反应的主要作用就是要使用活性焦加热可以重新进行化学反应的性质来对其进行处理, 这一过程实际上就是对活性焦进行了再一次的活化处理, 所以在其反复应用的过程中, 活性焦的吸附能力没有下降, 甚至还有所提高, 也就是说整体的脱硫功能得到了显著的提升。, 在吸附之后的活性焦还进行了解吸处理, 同时在这一过程中还需要经过冷却处理, 使其温度可以降至120℃以下, 在对材料进行精选之后还要使用专门的运送机械将其再一次输送到吸附脱硫反应器当中以备再次使用, 这样也就可以对原材料予以充分的利用。

在经过了活性焦加热解吸脱附反应之后, 会释放出大量的二氧化硫气体, 同时在这一过程中还会出现很多其他气体, 将其传送到专门处理副产物的地方, 在处理的过程中一般采用的是相对较为成熟的处理工艺, 在经过处理之后, 就可以充分的按照市场的不同需求生产出更多的商品, 比如硫酸、硫磺或者是化肥等, 正是因为在处理的过程中使用了以上的技术, 才使得生产的过程中不会浪费较多的水资源, 同时在生产的过程中也不会产生废物, 从而也就有效防止了处理过程中出现二次污染的问题。

此外, 在脱硫和脱硝的集成净化工作中, 我们可以更加充分的应用共同的净化单元进行脱硫塔和脱硝塔的串联处理, 烟气在脱硫处理之后还能收到活性焦的影响从而使得烟气中一部分的氮氧化物和从特殊管道喷出的氨气产生氧化还原反应, 在反应的过程中, 氮氧化物可以分解成氨气和水, 也可以形成硫酸铵, 这些反应所形成的最终产物都可以吸附在活性焦的孔隙当中, 其主要的化学反应方程式如下所示:

在进行上面反应的同时, 烟气中的粉尘等有害物质也可以被很好的清除, 这样也就完成了整个脱硫脱硝的环节, 实现了烟气的净化。

2 活性焦干法脱硫的主要工艺流程

2.1 烟气系统。

从锅炉的出口流出的原来的烟气温度一般会处在140℃左右, 在经过严格的处理之后, 直接将其投入到脱硫岛内部的增压风机的内部, 在经过了增压风机的处理之后, 从出口出来的烟气在经过分流处理之后直接进入到了脱硫装置当中, 烟气在脱硫处理之后就可以将其中95%以上的二氧化硫气体直接处理掉, 这样也就为整个烟气提供了有效的净化处理, 在处理之后从吸附装置中出来的干净的烟气就可以直接排放到大气当中, 此外其也不会对大气构成污染。

2.2 解吸脱附系统。

从反应过程上来讲, 活性焦炭对SO2的吸附原理主要是:在其表面上通过其上的活性点会进行相应的吸附催化过程, 以及相应的氧化反应, 并将经过反应生成的产物硫酸储存于活性焦炭表面的微孔之中。而在反应过后, 处于二次利用的目的, 需要把微孔中的硫酸进行处理并取出, 以便留出下次可继续使用的活性位, 使活性焦炭重新恢复吸附能力以实现循环利用。

3 活性焦干法脱硫工艺在国内电厂中的应用

活性焦干法这种新型的脱硫技术经历了一段发展时期, 到目前为止已有近四十年的研究和应用方面的历史, 就技术的成熟度来说, 德国、日本、美国等国目前处于领先位置。而我国的情况是, 由国家牵头的特别是“十五”863计划的大力资助配合与支持下, 贵州宏福实业联合其他两家研究院通过合作研发、共同生产的合作方式, 主要在贵州宏福公司下面的自备热电厂进行了相关的试验工作, 制造并测试完成了活性焦烟气脱硫装置, 技术指标达到了国家的相关标准, 而且这也是国内目前唯一的一台工业化的类似的装置。对于贵州宏福实业的主要生产项目来说, 生产过程会需要大量的硫酸, 如果采用了活性焦脱硫这种效率较高且能循环利用的工艺, 回收的SO2可以全部用于生产硫酸等副产品, 这样就形成了一个环保产业链。

4 烟气活性焦干法脱硫工程实施应注意的问题

针对特定工程烟气通道设计, 完善气流动力场研究, 系统进行必要的数值模拟和合理规模的物理模型试验, 消除由于烟气分布不均匀产生的大的涡流。

吸附塔中SO2浓度较高, , 吸附反应放热, 若活性焦床料移动不均匀, 床层局部温度会上升, 甚至会在吸附塔内烧毁活性焦造成安全隐患。因此需要加强活性焦料层的均匀分布研究。同时加强吸附塔和解吸脱附塔的密封和消防、氧含量的监控措施等措施。

合理规划解吸脱附热源设计, 可采用引接电厂过热蒸汽、热空气, 或另建小型燃煤锅炉, 条件许可的地区还可就近引接天然气热源, 最经济的还要属与活性焦制备工艺相结合统筹合理利用各环节产生的热量。活性焦对烟气中含尘量相对较敏感, 建议烟气除尘采用高效静电除尘器或电袋除尘器。

结束语

我国水资源相对比较匮乏, 国家已经充分意识到了保护水资源的重要性, 而电力工业的发展由于技术水平的原因往往会利用到较多的水资源。活性焦干法脱硫技术由于其先进的技术以及工艺过程, 可以使废气的处理过程基本不消耗水, 且没有二次污染的发生, 最后的处理物还能生产副产品, 达到变废为宝的效果, 其在电厂领域的应用将会焕发出特有的生命力。

参考文献

[1]张利君, 杨彦卿, 曹幸卫.浅析大型循环流化床锅炉炉外湿法脱硫替代炉内干法脱硫的可行性[J].应用能源技术, 2013 (2) .

[2]苏擘, 张凯.山西榆社干法脱硫运行情况调研[J].内蒙古科技与经济, 2011 (2) .

活性焦烟气净化技术 第4篇

活性焦干法烟气脱硝是指在吸附塔中加入氨气使之与烟气中的NO在活性焦的催化作用下生成水和氮气排入大气的过程［5］。活性焦能在110 ~ 150 ℃ 时将NO催化还原成N2和H2O,此温度范围恰好在工业锅炉排放烟气温度范围内,无需再进行加热。对活性焦脱硝工艺过程的进行模拟,不仅可以分析主要的操作参数对其过程的影响,还可以对操作参数进行优化,对实验进行放大模拟研究,具有重要的学术意义和工程实践指导价值。

1 活性焦烟气脱硝机理探讨

活性焦脱除NO主要是利用活性焦的催化特性,采用低温选择性催化还原反应( SCR) ,在烟气中配入少量NH3,促使NO发生选择性催化还原反应生成无害的N2直接排放。在此过程中,NH3和O2的存在明显促进NO的脱除率。NH3与NO在活性焦上竞争吸附,NH3属于极性分子,其吸附量要远大于NO,NO在活性焦表面吸附非常弱。随着NH3在活性焦表面吸附量的增加,NO的脱除率也逐渐增加。即活性焦氨选择性催化还原NO,反应发生在气相( 或弱吸附) NO和吸附态NH3之间［6 － 8］。因此,活性焦脱硝工艺过程的模拟采用动力学反应器。

2 活性焦脱硝数学模型

根据反应方程式:

NO的表观速率方程可表示为:

由于烟气中O2含量达到6% 以上,在该反应中过量,即O2含量在较高时对NO反应速率影响可以忽略。且NH3∶NO在1. 2 ~ 1. 5 之间时,对脱硝效率的影响可以纳入常数项,即上式可以化简为如下方程:

进一步简化为:

式中: x———NO的转化率,%

τ———停留时间,s

α———NO反应级数

K———表观反应速率常数,s-1

K1———反应常数,s-1

CNO，0———进口NO浓度,mg/kg

3 活性焦烟气脱硝工艺过程建模及模拟分析

3. 1 单元模型和物性方法选择

根据活性焦脱硝的机理,采用RPlug模块进行模拟。RPlug是活塞流反应器的严格模型,假设在径向完全混合而在轴向没有混合; RPlug能够模拟单相两相和三相反应。低压下进出口烟气看作理想气体,采用理想气体IDEAL物性方程进行模拟。

活性焦脱硝工艺过程模拟简图如图1 所示。

3. 2 基本数据

模拟过程中进口烟气中NH3∶ NO为1. 2 ~ 1. 5; 压力< 0. 2 MPa。模拟烟气参数如表1 所示。

3. 3 模型验证

3. 3. 1 不考虑温度和压降变化时模拟值与实验值对比

采用课题合作单位煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院提供的实验数据进行模型验证。考察了脱硝反应器内,NO浓度为780 mg/kg时,不同停留时间下的NO转化率( 脱硝率) 。由所建立脱硝模型得到的模拟值与实验数据进行对比,如图2和表2 所示。

图2 对比结果表明,实验所得脱硝率的变化趋势与模拟所得脱硝率的变化趋势一致,且吻合程度较好; 表2 所示结果表明,脱硝率模拟值与实验值相对误差最大为8. 6% ,最小仅为0. 7% ,在工程误差范围内是可以接受的。故所建立脱硝模型可以用于后续数据分析。

3. 3. 2 考虑温度和压降变化时模拟值与实验值对比

若考虑压降和温度降对脱硝率的影响,当温度为125 ℃ ,NO进口浓度为780 mg / kg,NH3/ NO比为1. 2 时,所对应脱硝率实验值与模拟值的对比如图3 和表3 所示。

考虑压降和温度降对脱硝率的影响时,实验值与模拟值最小相对误差为2. 0% ,最大为9. 1% ,仍然在可接受的工程范围内。故以上建模思想及模型是合理的,可以用于实际工况的模拟分析。

3. 3. 3 脱硝反应器内温度降和压降分布

由所建立的模型,对脱硝反应器内温度降和压降分布情况进行分析,结果如图4、图5 所示。

从图4 和图5 中可以看出,烟气与活性焦的接触过程中,不断发生传热,烟气出口时温度由125 ℃ 降到122 ℃ ,温度差为3 ℃ ; 而压降主要用来克服烟气经过活性焦层时的阻力,所以出口烟气压力由0. 12 MPa降低为0. 106 MPa,压降为0. 14 MPa。

3. 3. 4 吸附温度对活性焦脱硝率的影响

由所建立的模型,对脱硝反应器内吸附温度对活性焦脱硝率的影响情况进行分析,结果如图6 所示。

从图6 可以看出,在110 ~ 150 ℃ 的温度范围内,随着吸附温度的逐渐升高,化学反应速率降低,活性焦对NO的吸附性能也逐渐降低,NO的转化率从79. 5% 下降到64. 2% 。因此在锅炉烟气的温度区间范围内,较低的温度更有利于NO的脱除。

3. 3. 5 床层厚度对活性焦脱硝率的影响

由所建立的模型,对脱硝反应器内床层厚度对活性焦脱硝率的影响情况进行分析,结果如图7 所示。

从图7 可以看出,随床层厚度的增加NO的转化率也在明显增加,床层厚度为0. 5 m时,NO转化率仅为2. 2% ,当床层厚度增加到4 m时,NO转化率增加到了74. 7% 。因此增加床层厚度有利于NO的脱除,但床层厚度也不能无限增加,床层越厚,所需的吸附剂量越大,床层阻力也越大。

3. 3. 6 进口NO浓度对活性焦脱硝率的影响

由所建立的模型,对脱硝反应器内进口NO浓度对活性焦脱硝率的影响情况进行分析,结果如图8 所示。

由图8 可以看出,进口NO浓度从300 mg/kg增加到800 mg / kg时,NO的转化率从74. 2% 增加到了76. 79% ,即NO转化率增加的幅度并不是很大。可以认为烟气中NO的含量对脱硝性能的影响并不是很大。

3. 3. 7 不同氨氮比对活性焦脱硝率的影响

由所建立的模型,对脱硝反应器内不同氨氮比对活性焦脱硝率的影响情况进行分析,结果如图9 所示,不同氨氮比条件下出口烟气中氨的浓度如图10 所示。

从图9 中可以看出,随着NH3浓度增加,脱硝率逐渐提高,因为NH3浓度提高,其在活性焦表面吸附的量增多,参与反应的吸附态的NH3亦增多,从而提高了活性焦脱NO的效率。同时,从图10 中也可以看出,增加NH3浓度可以提高脱硝率,但同时出口烟气中氨的浓度也会增加,会造成氨的浪费和二次污染。

4 结论

( 1) 本文采用流程模拟软件ASPEN PLUS中的RPlug模块对活性焦干法烟气脱硝过程进行了模拟分析,对比结果表明模拟结果与实验数据的最大相对误差为9. 1% ,最小为0. 7% ,在可接受的工程范围内。证明了模型的准确合理性,可以用于实际工况的分析验证。

( 2) 通过对操作参数的模拟分析得出: NO的转化率随吸附温度的升高而降低; 随床层厚度的增加而增加; 随NO进口浓度的增加而增加。故在一定范围内,降低吸附反应的温度,增加吸附床层的厚度,增加进口烟气中NO含量均可以提高活性焦的脱硝效率。

活性焦烟气净化技术 第5篇

1 活性炭法烟气净化技术简介

活性炭法烟气净化技术包括有2种工作形式: (1) 活性炭干法烟气脱硫、脱硝、脱重金属离子和除尘等技术; (2) 活性炭与NH3结合使用, 可实现对烟气中硝化合物的有效净化。在烟气中存在氧气和水蒸气的情况下, 用活性炭干法烟气净化技术能有效将烟气中含有的SO2、氧气和水蒸气吸附在活性炭的孔隙中, 进而实现对烟气中对大气环境威胁严重的硫化物的净化。在一些排放烟气中含有大量硝化合物的企业中, 一般会采用活性炭与NH3相结合的方式, 这种烟气净化技术能够将烟气中富集的硝化合物催化还原形成N2和H2O。在实际的应用中, 活性炭法烟气净化技术可以单独安装第一种硫化物净化系统, 也可以并行于2种系统, 并由企业的废气监管部门结合企业废气排放实际对系统的工作模式进行管理。

2 活性炭法烟气净化技术的新进展

活性炭法烟气净化技术最早起源于德国, 德国在20世纪50年代就开始对这一技术进行研究。20世纪60年代, 日本率先在国内推行了这一技术。活性炭法烟气净化技术在日本国内的应用获得了极大的成功, 其大型企业对大气环境的污染指标大幅度下降。随后, 该技术在资本主义国家被大范围应用, 并在强烈的应用需求推动下获得了迅速发展。

目前, 活性炭法烟气净化技术应用最广泛的形式是错流移动床吸附反应塔。因该技术在实际应用中兼具对应用企业烟气特殊性的广谱适应性和经济性, 成为了当前世界上应用最广泛的活性炭法烟气净化技术形式。此外, 还有一种重要的形式是活性炭选择性催化还原系统 (CSCR) , 其是当前烟气净化技术的最前沿, 由德国WKV公司开发。CSCR技术在实际应用中对烟气的脱硫率可以达到95%以上, 脱硝率可以达到85%以上。

3 活性炭法烟气净化技术的应用

烧结机烟气脱硫是活性炭法烟气净化技术应用的主要领域。在烧结机运行的过程中, 其排放的废气呈现出废弃排放量波动较大、有害成分复杂的特点。活性炭法烟气净化技术的特点正适应烧结机具有的上述特性, 能很好地解决烧结机在运行中产生的严重大气污染问题。

随着我国社会经济的快速发展, 我国已经成为世界上最大的烟气脱硫市场, 存在数量众多的重污染企业。随着我国经济发展模式向能源节约型、环境友好型转变, 这些污染企业都需要先进的烟气净化技术的支持。我国的烟气净化技术起步较晚, 因此, 早期的活性炭法烟气净化技术主要靠国外的技术转让。其中, 典型的即为我国的国电清新公司与德国WKV公司签约引进的CSCR活性炭法烟气净化技术。在引进该技术后, 国内的烟气净化企业在此基础上, 结合我国烟气净化市场的需求进行了改进。

目前, 我国具备自主知识产权的活性炭法烟气脱硫装置已完成了系统的中程试验、工程放大和工程示范, 已进入工业推广阶段。我国的活性炭法烟气净化技术已开始逐渐达到国际先进水平, 力求在应用中不仅能解决烟气中的硫化物问题, 还对NOX、CO2、汞和其他污染物有一定程度的减排效果, 这使活性炭法烟气净化技术成为了一种减排烟气中污染物的综合净化技术。

我国从事活性炭法烟气净化的企业主要分为2类: (1) 在借鉴国外技术的基础上, 形成了自主知识产权的企业, 典型的企业包括上海克硫环保科技股份有限公司等; (2) 与国外活性炭法烟气净化企业签订了技术转让和合作开发协议, 在此基础上从事烟气净化的企业。

近年来, 我国在活性炭法烟气净化技术应用领域获得了较大的发展, 其发展速度之快, 应用建设之活跃已经成为当前世界上活性炭法烟气净化技术发展速度最快的区域之一, 这与我国卓有成效的绿色经济发展模式转型工作有着不可分割的关系。目前, 在有色金属冶炼、钢铁烧结机、燃煤锅炉和硫酸尾气净化等领域, 活性炭法烟气净化技术得到了大范围的应用。从2005年至今, 我国已建、在建的活性炭法烟气脱硫装置有十多套。由此可见, 活性炭法烟气净化技术在我国的应用已经进入到了相对平稳的发展期。在未来, 活性炭烟气净化技术必然在我国各地落地开花, 为我国的节能减排工作和经济发展转型作出重要的贡献。

4 结束语

活性炭法烟气净化技术作为一种相对成熟、实际应用性较强的烟气净化技术, 其自身的发展和应用已经进入到了相对平稳的上升期, 在可以预见的将来, 其对社会经济发展模式转变的巨大推动力是不容置疑的。本文从技术简介、活性炭法烟气净化技术的新进展和活性炭法烟气净化技术在我国的应用对该技术进行了简要分析, 以期为活性炭法烟气净化技术的发展和应用水平的提高提供支持和借鉴。

摘要：活性炭法烟气净化技术具有高效性和经济性, 在社会中得到了广泛应用。从最新研发和应用的角度出发, 结合活性炭法烟气净化技术的应用实际, 对该技术的研发和应用进行了简要分析。

关键词：活性炭,烟气净化技术,废弃监管,除尘技术

参考文献