活性焦脱硫脱硝脱汞一体化技术

概述了国内外脱硫、脱硝、脱汞及其联合处理技术的研究进展和应用状况,并对各种技术所具有的优势和存在的不足进行了评述。详细介绍了活性焦干法脱硫脱硝脱汞技术的机理和工艺特点,分析了采用活性焦进行干法脱硫脱硝脱汞一体化技术的技术优势和发展趋势。通过采用活性焦干法脱硫脱硝脱汞一体化技术处理模拟烟气和在工业上的应用成果,表明了活性焦联合脱除SO2、NO和Hg一体化技术的可行性。     

热再生对活性焦烟气脱硫的影响

在固定床反应器上,进行模拟烟气条件下的烟气脱硫以及惰性气氛下的热再生实验,研究活性焦的再生工艺和活性焦表面物化性质的变化及其对再生后活性焦脱硫性能的影响.实验结果表明,在再生过程中,起始阶段至40 min,饱和活性焦再生速率很快,而后再生速率变慢,至120 min时再生趋于完全;随着再生次数的增加,活性焦对SO₂的吸附量先增大后减小;活性焦的BET表面积、微孔表面积和微孔体积随再生次数先增大后减小,与活性焦的吸附量成正比;活性焦的表面酸碱性随再生次数增加无明显变化,对活性焦的吸附量无影响;实验活性焦样品可作为SO₂的吸附剂循环使用.     

活性焦烟气联合脱硫脱硝技术

概述了活性焦烟气联合脱硫脱硝技术的工程应用及研究现状,介绍了该技术的工艺特点及化学过程,同时对其发展方向提出了几点建议.     

活性焦干法烟气脱硫技术

介绍了活性焦干法烟气脱硫技术的进展及其优点,同时阐述了活性焦的生产工艺以及烟气脱硫对活性焦产品在硫容、强度、抗氧化和抗毒化等性能方面的要求,并全面分析了活性焦烟气脱硫技术的成本。由分析可知,改善提高活性焦产品性能,降低活性焦生产成本是降低活性焦烟气脱硫技术成本的关键。     

活性焦干法联合脱硫脱硝的正交实验

采用正交实验,结合SEM和XPS等表征手段,研究了空速、温度、烟气中NO,SO₂的浓度等因素对含氨活性焦硫容和脱硝量的影响.结果表明,NO和SO₂之间存在着竞争吸附,SO₂优先吸附在活性焦上;NO的脱除主要是NO和NH₃的催化还原反应,SO₂的脱除是活性焦的直接催化和部分硫铵的产生;影响脱硫脱硝的主要因素是反应温度;最佳工艺条件是：空速4 500 h^-1、温度130 ℃、NO与SO₂浓度分别为0.15%和0.10%,此时硫容为152.82 mg/g,脱硝量为57.88 mg/g.     

以褐煤为原料制备活性焦及其脱硫脱氮性能的研究

综述了国内外烟气脱硫脱氮现状,研制出了以褐煤为主要原料,加入一定量金属氧化物制成改性活性焦,并针对大气中主要气态污染物SO2和NOX进行了脱硫、脱氮性能的研究。研究表明:此法制成的改性活性焦脱硫率可达99%,脱氮率可达87%,并且无二次污染。     

含氧卤化物改性制备烟气脱汞用活性焦及其表征与评价

通过捏合过程向活性焦中加入卤酸钾添加剂对活性焦进行改性制备,使用扫描电镜和X射线能谱分析等表征手段对制备的活性焦样品的表面形貌、含氧官能团种类和相对含量等进行分析,使用模拟烟气对制备的活性焦样品进行汞吸附性能评价。研究发现,卤酸钾添加剂的部分分解作用可提高活化程度,优化活性焦的孔隙结构;同时发现卤酸钾添加剂可增加活性焦中C—O官能团的相对含量,与空白活性焦样品相比,3种改性后的活性焦样品中C—O官能团的相对含量分别增加13.2%,15.2%,15.7%。汞吸附性能评价发现随着活性焦中C—O官能团相对含量增加,汞吸附性能随之增加。通过卤酸钾添加剂对活性焦改性制备可有效提高其汞脱除效率。     

可资源化活性焦烟气脱硫的实验研究

在固定床反应器上,模拟烟气条件进行烟气脱硫实验,采用水洗和加热两种再生方式对吸附饱和的活性焦进行再生,研究烟气脱硫工艺条件对活性焦脱硫性能的影响及再生方式对活性焦脱硫性能的影响.实验结果表明,床层温度、SO2浓度、氧气浓度、水蒸汽浓度和空速对活性焦脱硫性能都有不同程度的影响;采用加热再生,活性焦再生较完全,吸附量无明显降低,可以循环使用.     

烟气联合脱硫脱硝活性焦再生实验研究

选取一种用无烟煤制备的活性焦进行烟气联合脱硫脱硝（SO 2 和NO）实验,对两个不同再生终温下脱硫脱硝后的样品分别进行5次循环再生实验研究。结果表明：随着循环次数的增加,550 ℃再生终温下的样品脱硫和脱硝性能均先降低后升高;450 ℃再生终温下脱硫性能稍有降低,脱硝性能增加。对再生过程进行分析发现,SO 2 脱附比较完全,达到95%以上;5次再生后的样品碳反应量达到2.77~3.08 mg/g;NO在脱硫反应器中与SO 2 形成中间产物,导致NO脱除效率提高;NH 3 存在两个脱附峰：第1个脱附峰对应温度较低,以物理吸附的NH 3脱附为主;第2个脱附峰对应温度较高,以(NH 4 ) 2 SO 4 和NH 4 HSO 4 的分解为主。     

活性焦烟气净化工艺超温分析及控制措施

介绍了活性焦烟气净化技术中吸附塔活性焦床层出现超温情况,提出了超温工况的判定条件,同时提出了超温工况的预防措施和应对措施,为活性焦烟气净化系统的运行提供借鉴。     

HNO3及NaOH改性活性焦吸附模拟烟气中SO2和Hg的实验

采用不同浓度的HNO3和NaOH溶液制备改性活性焦,并在固定床吸附装置上模拟基本烟气组成,进行了活性焦的脱硫及脱汞性能测试。对两种改性焦和原焦进行了比表面积、孔容、平均孔径等孔隙结构和红外分析（FT-IR）测定。实验结果表明：HNO3和NaOH浸渍改性均能提高活性焦的比表面积,改善其孔隙结构;HNO3改性活性焦脱硫脱汞性能相比原始活性焦分别提高43%、32%,NaOH改性活性焦脱硫和脱汞效果分别提高了79%和18%;改性后活性焦表面官能团的变化是影响其吸附性能的另一重要因素。     

活性焦性质对脱除SO 2性能的影响研究

对大同、太西和荔波3种活性焦的物理结构及表面性质进行了分析检测,使用模拟烟气进行了脱除SO 2实验。结果表明,活性焦脱硫过程分为3个阶段：初始阶段SO 2的脱除率接近100%,该阶段时间的长短取决于活性位的数量;第2阶段SO 2的脱除效率呈快速下降趋势;第3阶段下降速度趋缓,该阶段脱硫率与硫酸的脱附速率和微孔数量及表面张力有关。太西活性焦第1阶段SO 2脱除性能最好,与SEM图显示的太西焦有更多的尖角缺陷,因此活性位最多相关;第3阶段大同活性焦脱硫性能最好,与其微孔孔容大和微孔数量多有关。活性焦表面O/C比越高,脱硫性能越差。活性焦对SO 2的脱除作用与碱性含氧官能团含量有明显相关关系,太西活性焦碱性氧官能团含量高,其脱硫性能好。活性焦表面含氮量越高,其脱除SO 2的性能越好。     

准东煤基粉状活性焦对烟气中汞的吸附及再生性能研究

以准东褐煤为原料,在模拟热解气下,通过一维沉降炉分别进行炭化、先炭化后活化(两步法)及同时炭化活化(一步法)制备粉状活性焦。一步法相比于其他两种方法制备活性焦,优势在于系统工艺简单,制备速度快,投资、运行成本低。并针对活性焦对Hg0的吸附能力进行研究,比较了不同制焦的方式对Hg0的吸附性能的影响,考察了在O_2,SO_2和SO_2+O_2气氛下活性焦对Hg0吸附性能,进一步探索了乏焦的高温、微波解吸及对Hg0的二次吸附规律。结果表明:一步法获得的活性焦样品具有大的比表面积、微孔比表面积和丰富的C■O官能团,因此等量的活性焦对Hg0的吸附性能优于炭化、两步法,其3 h的吸附量分别为6. 53,3. 62和5. 41μg/g; O2提供活性焦表面上活性氧位,进而促进Hg0在活性焦表面吸附,SO_2抑制Hg0的吸附,主要因为SO_2与Hg0在活性焦上发生竞争吸附,但是SO_2与O_2同时存在时,在活性焦上进一步形成具有强氧化性的SO42-,促进Hg0的化学吸附;微波下,15 min内吸Hg0活性焦解吸完全,其解吸速率大于高温解吸速率,高温、微波解吸后的活性焦进行二次吸附,微波解吸后其吸附量大于高温解吸后的活性焦,其3 h的吸附量分别为5. 962和7. 280μg/g,说明微波对活性焦再生具有促进的作用,其原因是在微波解吸过程对活性焦具有再活化和促进微孔生成。     

褐煤半焦脱除燃煤烟气中元素态汞的试验研究

为制备廉价的燃煤烟气中气态Hg 0污染物的吸附材料,在小型固定床反应器上对3种原料褐煤半焦(NM-SC,SX-SC,SD-SC)、两种高锰酸钾改性半焦(Mn-SC,Mn-H-SC)的除汞性能进行试验研究。结果表明：3种原料半焦的除汞效率均随吸附温度的升高而降低,呈现出典型的物理吸附特征;NM-SC的孔隙结构最为发达,在低温时的除汞效率明显高于另外两种原料半焦;改性半焦Mn-SC和Mn-H-SC低温时的除汞效率较差,但高温时的除汞效率远高于NM-SC,呈现出典型的化学吸附特征,其中Mn-H-SC在140 ℃时的除汞效率可长时间稳定在80%左右;增加吸附剂用量,可提高Mn-H-SC的除汞效率;增加Hg 0初始浓度会提高Mn-H-SC的单位质量汞容积量。     

循环脱硫再生过程中活性焦表面性质和孔结构的演变规律

利用固定床反应系统模拟活性焦烟气脱硫及再生过程,进行了10次循环的脱硫再生实验,测定、计算了活性焦硫容;借助XPS和SEM表征再生前后活性焦的表面化学及形貌,测定了活性焦77 K下N2的吸附/解吸等温线,并解析获得了活性焦的BET比表面积和孔容。结果表明,循环脱硫再生过程中活性焦的比表面积和孔容呈上升趋势,分别由312.3 m2/g和0.147 9 cm3/g增加至441.4 m2/g 和 0.203 0 cm3/g,与此同时表面O元素含量由15.63%逐渐增加至19.09%;随着孔容、比表面积、表面O含量的增加,活性焦的硫容由最初的101.29 mg/g 下降至22.56 mg/g,前6个循环活性焦硫容与其表面O含量呈逆向相关关系。表面酸性的增强抑制了SO2在活性焦催化活性位的化学吸附,导致脱硫性能降低。     

活性炭脱除SO2吸附动力学模型及数值模拟

由于内扩散阻力的影响,对于粒径在3 mm及以上的活性炭颗粒脱除SO2,采用以气膜控速为基础的LDF模型存在很大的误差。建立了适合3 mm以上活性炭颗粒脱除SO2的气固床传质模型,考察了活性炭吸附不同SO2浓度时几种吸附动力学模型的相关性系数,讨论了影响活性炭颗粒吸附SO2的控制步骤;以固相扩散模型为基础,研究了单颗粒下不同吸附动力学模型为基础的吸附速率方程吸附速率与吸附量之间的关系;以Vermeulen模型作为粒内推动力模型,建立了穿透曲线模型并与实验值进行了比较。研究表明,活性炭吸附SO2主要为内扩散控制,可以使用Boyd模型进行描述;以Boyd模型为基础的Vermeulen模型能够很好地预测活性炭颗粒吸附速率与吸附量之间的关系;以Vermeulen模型为推动力建立的穿透曲线模型可以精确地预测3 mm及以上活性炭颗粒在不同SO2浓度和不同空塔线速度下的出口浓度。     

化学性质对活性炭脱硫的影响

运用工业与元素分析、能谱分析（EDS）及CO/CO2程序升温脱附(CO/CO2-TPD)等多种表征手段,结合SO2的吸附脱附测试,研究化学性质对活性炭脱硫的影响。从CO,CO2的析出曲线可以发现,对于生物质原料（椰壳）制成的活性炭,表面形成的含氧官能团以羧酸、酚、羰基、醌为主;对于煤质活性炭,表面含氧官能团以内酯、酚、羰基、醌为主。这些官能团对SO2吸附的影响各不相同,炭表面分解产物为CO2的官能团（羧酸、内酯）对SO2吸附量的增加有抑制作用,而分解产物为CO的官能团（酚、羰基、醌）的作用并不明显。脱附实验结果表明,活性炭吸附的SO2很难完全脱附,SO2的残留量与样品的灰分含量有关,灰分中的成分会与SO2发生相互作用,导致部分SO2在脱附时无法析出而残留在活性炭中。