活性焦吸附法

活性焦吸附法

活性焦法脱硫技术已经有近四十年研究应用历史，早期的技术研究及应用主要集中在德国、日本、美国等。目前，国外已有规模为120×104m3/h的活性焦法脱硫装置及装机容量为300MW的同时脱硫脱硝装置，600MW活性焦干法烟气脱硫装置。

活性焦吸附法是西德BF（Bergbau-Forschung）公司在1967年开发的，日本的三井矿山（株）公司根据日本的环境标准对其进行了改进，吸收了西德BF公司的成功经验，于1981年到1983年进行了1000/ Nm3h-1规模的试验，在此基础上又于1984年10月在自家的燃煤电厂建立了处理能力3万/ Nm3h-1的工业试验装置。经过改进和调整，达到长期、稳定、连续地运转，脱硫率几乎100%，脱氮率在80%以上，被日本通商产业省认定为第一号商品化装置。（根据设备运转结果，获得了各种资料，肯定了该技术，并定名为三井BF法。同时建立了3000/ta-1成型活性焦的商品化制造厂。

在我国1991年，由辽宁省环境保护科学研究所承担“同时脱硫脱氮综合利用一体化”项目，并于2001年通过了辽宁省科技厅技术鉴定。该成果主要在三井BF方法基础上进行改进，利用我国煤炭特点（灰分高＞10%）研制出活性焦，其比表面积低，强度高，脱硫率90%，脱氮率80%，并且初期脱硫率、脱氮率均高于三井BF法，取得满意效果。

该法是用活性焦进行烟气吸收的同时脱硫和脱氮。SO2是通过活性焦的微孔催化吸附作用，生成硫酸储存于焦碳微孔内，通过热再生，生成总量虽少，但含SO2浓度很高气体，根据需要再去转换成各种有价值的副产品，如高纯硫磺、液态SO2、浓硫酸、化肥等。NOx是在加氨的条件下，经活性焦的催化作用生成水和氮气再排入大气。该工程的主要设备是脱硫脱氮塔，活性焦在塔内由上往下移动，烟气横向交叉通过活性焦炭层，因此烟气中的尘也被除掉。

活性焦和活性炭是不同的两种炭质吸附材料。活性炭的综合强度（耐压、耐磨损、耐冲击）低，而且表面积大，若用移动床，因吸附、再生往返使用损耗大，存在着经济性问题，因此人们研究出比活性炭比表面积小，但强度高的成型活性焦炭，具有更好的脱硫、脱氮性能，用于烟气吸收的同时脱硫脱氮。

活性焦脱硫脱硝原理

活性焦内具有较多的大孔（＞50nm）、中孔（2.0~50nm），较少的微孔（＜2nm），孔隙已连贯的形态存在与活性焦内。活性焦吸附污染物时有二种作用机理，一种为物理吸附，一种为化学吸附。物理吸附作用依赖于活性焦多孔比表面积大的特性，将烟气中的污染物截流在活性焦内，利用微孔与分子半径大小相当的特征，将污染物分子限制在活性焦内。化学吸附依靠的是活性焦表面的晶格有缺陷的C 原子、含氧官能团和极性表面氧化物，利用它们所带的化学特征，有针对性的固定污染物在活性焦内表面上。

活性焦脱硫脱硝工艺流程

120~160℃的烟气通过增压风机加压进入脱硫岛烟气以一定气速进入吸附塔，烟气均匀的穿过活性焦吸附层，在吸附层内二氧化硫、汞、砷等重金属、HF、HCL和二噁瑛等大分子氧化物被脱除，脱除后的净烟气经净烟道汇集通过烟囱排放。吸附SO2达到饱和的活性焦从吸附塔底部排出，通过输送系统运至解析塔进行加热再生；再生的活性焦经筛分后会同补充的新鲜活性焦再送入吸附系统进行循环吸附使用。经筛分破损活性焦从活性焦循环系统分离出来可以进入锅炉燃烧或再加工成其他产品。再生回收的高浓度SO2混合气体送入硫回收系统作为生产浓硫酸的原料。

活性焦脱硫系统组成

活性焦脱硫系统由烟气系统、吸附系统、解析系统、活性焦储存及输送系统、硫回收系统等组成。

吸附塔专利技术简介

该烟气均布装置是吸附塔对流吸附得以实现的核心技术，通过该技术可以使烟气在吸附层内均匀流动，同时可以承载活性焦，实现饱和活性焦均匀流畅的被排出，提高了活性焦的利用率，保证了烟气的脱硫效率。

这一技术使活性焦的利用率大大提高，降低了活性焦循环量；烟气均布装置还巧妙利用饱和活性焦有效拦截烟气中的灰尘，使系统的适应性更强；活性焦吸附层，高度灵活调节，可以从容应对烟气中SO2浓度变化。

吸附塔在结构上采用模块化设计，通过灵活的单元开启和关闭可适应锅炉负荷变化，并可实现机组带负荷检修，保证了电厂主机安全稳定运行。

活性焦的解析系统

解析系统在整个系统中起着十分关键的作用，它的作用主要是把SO2，HCl，HF等气体通过加热从饱和AC中解析出来，使得活性焦满足循环使用需要。

在解析塔设计中我们采用了充氮气隔氧技术，有效的防止活性焦的解析氧化；压力阶梯设计，可防止解析后的活性焦再次吸附SO2；解析管气体传质扰动技术，提高了热交换效率，节省解析能耗。

活性焦脱硫技术不仅仅是一项新的脱硫技术，还可以同时脱除烟气中的HCL、HF、尘、汞、砷等重金属和二噁英等大分子有机物，如果加入喷氨装置可以脱除NOX，可以说是一种高效的烟气洁净方式。

德国WKV技术核心

（一）采取对流（逆流）工艺（the WKV Counter Flow Process）替代第一代装置中普遍采用的错流工艺（the Cross Flow Process）,从而减少了活性焦的消耗量，同时确保烟气净化过程可以在吸附床层横截面上均匀进行，出口烟气中的粉尘含量接近于零。

（二）吸附床层的均布技术。

（三）CSCR（活性焦碳的选择性催化还原）系统，用于NOx，SOx，二恶英，重金属和有毒气体（PH3，AsH3和其他的有机芳香族合成物，例如PHOC）的脱除。活性焦吸附SOx；在活性焦的催化作用下，氨与氮氧化物发生选择性还原反应，生成氮气和水，从而达到烟气脱硝目的。

活性焦吸附法脱硫脱氮的优点：

①具有很高的脱硫率（98%）。

②能除去湿法难以除去的SO3。

③能除去废气中的HCl、HF、砷、硒、汞，是深度处理的技术。

④在低温下（100～200℃）能得到高的脱氮率（80%），因而不需要废气升温装置。

⑤具有除尘功能。

⑥过程中不用水，无需废水处理装置，没有二次污染问题。

⑦碱、盐类对活性焦炭没有影响，不存在吸附剂中毒问题。

⑧建设费用低，使用动力小则运行费用低。

⑨厂地面积小也可以建设。

⑩可以回收副产品，高纯硫磺（99.95%）或浓硫酸（98%）或高纯液态SO2，其中任选一副产品。

活性焦吸附法脱硫脱氮的主要问题：

①固态的热吸收剂循环使用，是机械的方式，操作较复杂。

②吸附剂在运行中有磨损消耗，是成本的主要部分。

③烟气通过吸附床有较大的压力降由于以上特点，因此在美国政府调查报告中认为，该技术是最先进的烟气脱硫脱氮技术。

活性焦吸附法虽然开发历史较短，但是进展速度非常快，日本在1981年开始进行了1000/Nm3h-1烟气脱硫脱氮试验，到1989年即在西德建立了32/万Nm3h-1的电厂燃煤烟气处理装置，处理效果非常好。相比之下，电子束法尽管开发的历史较早（1970年），在技术上也有许多优点，但是由于大容量的电子加速器功率较大，耗电高，价格昂贵，建设燃煤电厂大型的实用规模的处理装置比较困难，因此实际进展速度并不快。

活性焦吸附法脱硫脱氮有完整的工艺系统，最终可以得到高质量的副产品，随着我国经济的快速发展，对环境质量要求将愈来愈高，必将对二氧化硫、氮氧化物制定更加严格的排放标准，所以一方面可以满足当前对SO2控制的要求，又要为控制NOx作技术准备。因此，这种技术即属于超前性，又具有推动环境可持