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活性炭联合脱硫脱硝技术

发布时间:2019-12-10 浏览

摘要:活性炭联合脱硫脱硝技术是一种能够将SO2、NOx、粉尘、重金属以及其他污染物同时去除的技术,对于我国脱硫脱硝以及空气环境污染的改善有着很为重要的意义。为此,下文将对活性炭脱硫脱硝方法及技术进行分析,并探讨该项技术的优点与缺点,探析其发展趋势,希望能起到拋砖引玉的作用。

目前的脱硫方式主要采用湿法脱硫,湿法脱硫会产生大量的废弃物,且尾气拖尾严重,而活性炭联合脱硫脱硝技术为干法技术,相较湿法不会产生废水,且活性炭可以循环利用,具有较好的应有前景。

1、概述

(1)活性炭脱硫脱硝机理。活性炭其表面基团丰富、孔结构良好、表面积较大,原位脱氧能力较强,并且还具有还原性与负载性,因此,不但能够当做载体来获得高分散的催化体系,而且还能够当做还原剂来参加到化学反应当中,形成一个还原环境,将反应温度降低。

脱硫脱硝原理:

脱除SO2

(1)物理吸附,见式(1):SO2→SO2*(1)

(2)化学吸附,见式(2)、式(3):SO2*+O*→SO3(2) SO3+nH2O→H2SO4*+(n-1)H2O*(3)

脱除NOx工艺原理,见式(4):NOx+NH3→N2+H2O(4)

解析再生过程如下:H2SO4.H2O→SO3+2H2O(5)  2SO3+C→2SO2+CO2(6)  2H2SO4.H2O+C→2SO2+4H2O+CO2(7)

(2)活性炭脱硫脱硝工艺:

1)活性炭。

活性炭是以褐煤为主要原料研剂出的一种具有吸附剂和催化剂双重性能的粒状物质,具有十分丰富的微孔结构,能吸附大分子、长链有机物。是SO2的优良吸附剂,也是NH3还原NOx的优良催化剂。作为催化剂的物质大都较一般物质具有更高程度的微孔结构,活性炭/活性焦就是其中微孔结构较为发达的催化剂。

活性炭/活性焦中微孔对吸附量起着支配作用,中孔和大孔一般为吸附分析的进入通道,在通道内的扩散过程的快慢也会影响吸附率的大小。

2)工艺流程。

烟气进入吸附塔经活性炭吸附脱除SO2,喷入NH3在活性的催化作用下脱除NOx,吸附SO2饱和后的活性炭经链斗机输送至解析塔,在解析塔内加热至400℃以上将SO2解析出来,进入下一工段制取产品。

3)活性的再生。

吸附饱和后的活性炭表面微孔会留有生成产物H2SO4、NH4HSO4和(NH4)2SO4,从而使得活性炭的吸附能力下降,所以要求能够将上述产物在微孔中去除,实现活性的再生。将活性炭温度隔绝空气加热至400℃以上实现再生。如此一来,微孔内的炭会和硫酸发生反应生成SO2气体,解析出的SO2气体可生产液体SO2、硫酸、单质硫等。

2、活性炭联合脱硫脱硝技术

(1)SCR联合脱硫脱硝技术与干湿法比较。采取半干法或湿法来实现脱硫,脱硝采用SCR技术。将烟气中的氮氧化物来采取该种方式进行处理,其脱除率可达90%以上,可以大大减少污染。不过,在采取该项技术时,需要一定的反应温度,目前低温催化剂反应温度需大于190℃,如果烟气温度低于反应温度,应对烟气进行加热,需要耗费大量的煤气。

(2)活性炭干法的联合脱硫脱硝技术。一般情况下,活性炭干法的脱硫脱硝技术主要是由烟气系统、吸附系统、解析系统、活性炭输送系统、氨站、副产物处理系统以及仪表控制系统构成,该项技术可应于脱除SO2、NOx、二噁英、重金属等工程当中,脱硫效率不低于90%。但由于该项技术对自动化要求较高、工艺流程复杂,投资规模较大,且需要使用大量的活性炭吸附剂,因此需结合企业的实际情况来选择该技术。

3、活性炭联合脱硫脱硝工艺的优点

活性炭联合脱硫脱硝工艺的优点主要体现在以下几方面:

①排烟温度高,无拖尾现象。

②能够联合去除二氧化硫、粉尘以及氮氧化物等多种污染物,其脱硫效率不低于90%,脱硝效率不低于80%,在入口烟气中粉尘量低于80mg/m3的前提下,出口粉尘浓度可低于10mg/m3

③实际采用的活性炭原材料来源较广。

④能够有效回收污染物并将其出售,实现资源再次利用。

⑤其属于一种深度处理技术,能够有效去除二噁英、氯化物、氟化物等多种污染物。

⑥在钢铁行业相较于SCR联合脱硫脱硝技术,其无需对烟气加热,减少了煤气消耗。

4、活性炭联合脱硫脱硝工艺的缺点

活性炭联合脱硫脱硝工艺的缺点主要体现在以下几方面:

①当前活性炭成本较商;挥发分较低,影响脱硝效率;强度小,在装置运行中会产生较大损耗。

②吸附法脱硫具有再生频繁、脱硫速度低、硫容小等不足。

③喷射氨使得活性炭粘附力有所提高,导致吸收塔中气流的不均匀分布。而且氨还会导致管道腐蚀、堵塞和二次污染等情况出现。

④活性炭在吸附塔于解析塔之间倒运需要使用链斗输送机,目前,大部分链斗输送机为日本品牌,价格较高,国产链斗机产品质量、运行稳定性急需提高。

⑤活性炭在使用过程中,会产生磨损,该部分占运行费用较大。

⑥由于近期钢铁行业国家超低排放标准已发布征求意见稿,钢铁企业中建设活性炭脱硫脱硝装置,导致活性炭供应量不足,价格上涨较大,增加了投资及运行成本。

5、活性炭联合脱硫脱硝技术的发展趋势

今后,活性炭工艺必将是朝着减少装置资金投入与运行操作成本、研发新工艺、新设备以及新材料的方向发展。具体如下:

①深入研究炭材料、研究活性炭孔结构与表面、研究成本较低的制造活性炭技木、研究活性与优化措施、研发新类型的炭材料及其新功能。

②对已有工艺流程进行优化,进一步降低活性炭的装填量及整套装置的阻力,降低其运行成本。

③加大活性炭的供应量,使其价格回归到合理水平。

④活性炭脱硫脱硝工艺本身不产生废水,但后续工艺,如:制酸或制焦亚硫酸钠时会产生少量废水,优化后续工艺,使其不产生废水等,实现环保。

6、结束语

总而言之,活性炭联合脱硫脱硝技术既具优点又具缺点,在实际应用过程中,要能够正确掌握该项技术的原理与优缺点,结合企业的实际情况,选择是否使用活性炭技术,避免一刀切的形式。

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