活性焦工艺- (2)

目录

1、活性焦联合脱硫脱硝技术 (1)

1.1脱硫用活性焦的制备 (2)

1.2活性焦原料配比对活性焦性能的影响 (2)

1.3活性焦联合脱硫脱硝技术的工业应用 (2)

2、活性焦脱除S02和NO,的机理 (3)

2.1活性焦烟气联合脱硫脱硝技术工艺流程 (4)

3、影响活性焦性能的因素 (4)

3.1温度对脱硫效果的影响 (4)

3.2水蒸气及氧气含量对脱硫性能的影响 (4)

3.3活性焦改性对脱硫效果的影响 (5)

4、联合脱硫脱硝技术的特点 (5)

5、活性焦工艺的经济性分析 (5)

6、结语 (6)

近20年是烟气中S02和N0X同时脱除技术发展最快的时期。按脱除机理不同，这些技术可分为2大类，即同时脱硫脱硝（Simultaneous S02/ N0x Removal)技术和联合脱硫脱硝（Co mbined S02/NOxRemoval)技术。同时脱硫脱硝技术是指用一种吸附剂在同一过程内将烟气中的S02和NOx同时脱除的技术，如钙基同时脱硫脱硝技术。另外，应用电场技术的烟气净化方法也在研究、开发之中，如电子束法、电晕放电法等技术。目前，同时脱硫脱硝技术的相关研究大都处于试验研究阶段，离大规模工业化应用尚有一定距离。活性焦脱硫就是一种能实现同时脱硫脱硝除尘的技术。

1、活性焦联合脱硫脱硝技术

活性焦是以煤炭为原料生产的一种新型炭材料，其生产过程与活性炭基本相同，但生产条件、原料、配方和主要设备结构与活性炭生产工艺差别很大，均需要根据活性焦的特点进行改进。近年来，日本、德国、美国等国以及我国的煤炭科学研究总院相继开发出了综合强度高、比表面积较小的活性焦。活性焦是S02的优良吸附剂，也是NH3还原NO的优良催化剂。目前，已经开发的脱硫脱硝催化剂及其使用温度见表一

表一脱硫脱硝催化剂及其使用温度

活性焦能在110?150乞时将NO催化还原成%和1120,此温度范围恰好在工业锅炉烟气排放

温度范围内，因此，无需对烟气加热。活性焦烟气脱硫脱硝技术无二次污染，可循环使用，脱除效

率高。美国政府调査报告为，该技木是最先进的烟气脱硫脱脱硝技术。然而，活性焦联合脱硫脱硝的机理仍需进一步研究，工艺还需完善。

1.1脱硫用活性焦的制备

脱硫用活性焦一般直径为9mm，长度为8-12mm。脱硫用的活性焦具有活性炭的优点，克服了活性炭的缺点，比活性炭的脱硫脱氮效率高，并且机械强度髙、价格低，比表面积大，耐磨、耐压、耐冲击。活性焦内具有较多的大孔(>50nm)、中孔(2.0~50nm)及较少的微孔(<2nm)，孔隙以连贯的形态存在于活性焦内。这种孔式的使其具有吸附污染物的作用。

1.2活性焦原料配比对活性焦性能的影响

脱硫用活性焦原料由褐煤半焦、焦煤、煤焦油组成。

褐煤是炭化程度很低的煤，是煤中等级最低、形成年代最短的一类。褐煤的机械强度低，化学反应性强,在空气中易风化变质，容易自燃，不易储存和远距离运输,发热量较低。

由于褐煤的成焦性能较差，因此用其制备活性焦时必须加人一定量的焦煤，才能炼制成焦。考虑到原料褐煤和焦煤所占比例不仅影响活性焦产品的质量，也影响其价格，因此，应在保证其质量的前提下尽量减少焦煤的用量。此外，在活性焦的制备过程中，粘结剂的加人既利于其成型也能提高其机械强度，但粘结剂含量过髙会降低其脱硫脱氮效率。

原料配比不同，制成的活性焦性能差异较用碘吸附率[1]反映活性焦的吸附性能，碘吸附率越髙，活性焦吸附性能越好;用转鼓强度[2]反映活性焦的机械强度，转鼓强度越高，活性焦的机械强度越髙。原料配比对活性焦性能影响试验的结果如表2所示。

表2 原料配比对

70 20 10 40.42 80.88

65 25 10 49.28 98.67

65 25 10 49.28 98.67

55 35 10 33.11 98.02

由表2可见，褐煤半焦:焦煤:煤焦油为65:25:10时所制备的活性焦的碘吸附率和转鼓强度均较高合于作为脱硫脱硝用的脱硫脱硝剂。

1.3活性焦联合脱硫脱硝技术的工业应用

活性焦联合脱硫脱硝技术发展以德国和日本最为先进。德国BF公司在1976年开发，后经日本三井矿山公司改进建立了实验装置，并于1984年建成烟气处理量为3万m3/h的活性焦脱硫装置。德国于1987年就已成功地将活性炭(焦）联合脱除S02/N0、工艺用于ArAerf;燃煤电厂第5号和7号机组迸行脱疏脱硝，两台机组的烟气排放量分别为45万mVh和66万m3/h, 吕02的脱除率司达95%以上，NOx地脱除率在60%左右。

日本电力能源公司（EPDC)的350 MW空气流化床燃烧（AFBC)锅炉中安装了活性焦脱除NOxI 艺设备，并于1995年开始运行。该工艺仅采用了1台移动床吸附塔，处理的烟气量为116. 3万mVh,在140 1下，活性焦循环速率为14 600 kg/h。经稳定运行2 200 h以上，发现NOx脱除率可达到80%。由于从AFBC锅炉出来的S02排放浓度很低，所以在S02被活性焦吸附的同时，在第一级吸附塔中NOx&能得到有效的脱除。

2001年，煤炭科学研究总院北京煤化工分院和南京电力自动化设备总厂联合承担国家863项目，研制出高性能、低生产成本的活性焦产品。该产品用于贵州宏福实业开发有限公司的工业示范装置，运行效果良好。2005年4月，处理烟气量为20万mVh的工业示范装置投入运行，脱硫效率95.7% ,回收S02 1.7 t/h。

2、活性焦脱除S02和NO,的机理

目前各国学者对活性焦脱除S02的机理研究较多，所得出的结论不尽一致，但基本能够达成共识的是：活性焦对S02和NOx的吸附有物理吸附和化学吸附2种方式，当烟气中无水蒸气和氧气存在时，主要发生物理吸附，吸附量非常小; 当烟气中有足够量的氧气和水蒸气时，发生物理吸附的同时也发生化学吸附[M]和表面反应。活性焦表面的S02被催化氧化为H2S04，其反应式为

2S02 +02 +2H20 —2H2S04 (1)

对于炭类催化剂的SCR反应文献报道不多，研究表明，以活性焦为催化剂，SCR工艺必须用NH3作吸附剂；Mochida等认为，在活性炭纤维上，NH3吸附反应所需温度为100 ~ 150丈，其反应式为

4N0 + 4NH3 + 02 —4N2 + 6H20 (2)

2N02 +4NH3 + 02—3N2 +6H20 (3)

活性焦再生有水洗和加热2种方法。水洗活性焦再生需要大量的水，而且产生酸水形成二次污染，故很少使用。活性焦再生通常是将富含302的活性焦加热到350T以上，发生如下化学反应，释放出S02。

2H2S04 + C --2S02 十C02 + 2H20 (4)

再生反灰能够恢复活性焦的活性，国内外的应用实践已经证实了这一点。活性焦经过再生、循环使用后，其吸附和催化能力不但不会降低, 还会提高。S02以硫酸态被吸附和再生时，需要消耗活性焦的碳元素。