燃煤电厂烟气脱硫脱硝专用型活性炭相关资料

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活性炭材料在火电厂烟气脱硫脱硝中的应用

活性炭材料在火电厂烟气脱硫脱硝中的应用
化 反 应 中 , 有 下 式 可 以顺 利 进 行 。 : 只
C— S O2+ O2+ C — C— S O3+ C— O
化剂 和催化 剂载 体 。
附传 质 , 其 吸 附过 程 十 分 复 杂 。在 有水 存 在 的条 使
件 下 , 活 性 炭 表 面 附 近 、 面 、 孔 、 孔 以 及 微 孔 在 表 中 大
内 , 可形成水 、 均 水蒸汽 、O 、O 一 S 等多种组 S S : 、O 一
分 的复杂 混合体 , 些分 子或 离子 的存 在及其 数量 , 这
的可 用性 以及 发展前 景 。
12 有 H: 存在 时的活 性炭 脱硫 反应 过程 . o 活 性 炭 烟 气 脱 硫 法 不 同 于 其 他 的 烟 气 脱 硫 技 术, 它是 以传统 的微 孔 吸 附原 理 为 理 论 基础 的一 门 技术 。然 而 , 这种 吸 附作 用 与 常 用 的 工业 吸 附 净 化 水技 术有 很大 的 区别 , 于涉 及 到 多 组分 物 质 的吸 由
或可促 进 吸附性 能 的 提 高 , 可 制 约 活性 炭 的 吸 附 或 能力 。H O的参 与从 根 本 上 改 变 了 S 在 炭 表 面 O
的 反 应 机 理 , 关 反 应 过 程 的假 设 众 说 纷 纭 。 有 Lz o Mohd 、 aol i i 、 c ia C zr z a—A rs等 人 认 为 S , moo O
1 活 性 炭
活 性 炭 具 有 高 度 发 达 的 孔 隙 结 构 和 巨 大 的 比 表 面 积 , 而 具 有 很 强 的 吸 附 性 , 之 活 性 炭 表 面 含 有 因 加 多 元 含 氧 官 能 团 , 以 它 既 是 优 良 的 吸 附 剂 , 是 催 所 又

活性炭联合脱硫脱硝技术探讨

活性炭联合脱硫脱硝技术探讨

活性炭联合脱硫脱硝技术探讨一、活性炭联合脱硫脱硝技术的原理活性炭联合脱硫脱硝技术是一种通过在燃煤锅炉烟气中喷入活性炭并将矿物吸附剂与之混合,以达到同时去除烟气中的二氧化硫和氮氧化物的技术。

该技术主要包括两个部分,一是活性炭脱硫技术,二是活性炭脱硝技术。

在活性炭脱硫技术中,烟气中的二氧化硫在与喷入的活性炭接触后,通过化学吸附和物理吸附等机制吸附到活性炭上,从而实现了对二氧化硫的去除。

而在活性炭脱硝技术中,喷入的活性炭与氨气在燃煤锅炉的烟气中发生氨基化反应,生成亚硝酸盐或亚硝酸,再通过亚硝化反应将NOx还原成N2。

二、活性炭联合脱硫脱硝技术的优势与传统的脱硫脱硝技术相比,活性炭联合脱硫脱硝技术具有一系列明显的优势。

活性炭联合脱硫脱硝技术具有高效率的特点。

在活性炭的作用下,烟气中的二氧化硫和氮氧化物可以被有效地吸附和还原,使脱硫脱硝效率得到大幅度提高。

该技术具有良好的适应性。

活性炭联合脱硫脱硝技术能够适用于不同种类的燃煤锅炉,且对烟气中的杂质和湿度变化的适应能力强。

活性炭联合脱硫脱硝技术具有较低的成本。

相比传统的脱硫脱硝技术,该技术需要的设备和投入都相对较少,且运行成本也较低。

活性炭联合脱硫脱硝技术对环境的影响较小。

该技术在去除大气污染物的产生的废渣也相对较少,对环境影响较小。

三、活性炭联合脱硫脱硝技术的应用活性炭联合脱硫脱硝技术已经被广泛应用于我国的电力、冶金、化工、石化等行业。

以电力行业为例,由于燃煤锅炉是主要的大气污染源,因此脱硫脱硝技术在电力行业中有着广泛的应用前景。

在大型火电厂中,通过引入活性炭联合脱硫脱硝技术,可以有效地降低烟尘、二氧化硫和氮氧化物的排放浓度,实现了大气污染物的减排。

该技术也为火电厂的清洁生产提供了有力的技术支持。

活性炭联合脱硫脱硝技术还可以应用于一些特殊行业,如冶金、化工等。

在这些行业中,由于生产过程产生的废气中含有较高浓度的二氧化硫和氮氧化物,因此引入该技术可以有效地减少废气对环境的影响,保障生产过程的环境安全。

脱硫用活性炭是有毒气体的净化材料

脱硫用活性炭是有毒气体的净化材料

脱硫用活性炭是有毒气体的净化材料活性炭主要用于各种水煤气、焦炉气、天然气、化工原料气、烟道气体的各种硫化物的精华,特别是对H2S具有独特的高效、高精度净化效果,并且无环境污染,能再生使用通过再生可回收高纯度的单质硫磺。

一、物理性质及特点:KBY -C系列活性炭为圆柱状固体颗粒,外观为暗黑色,全部采用优质原料并加一定粘合剂、助催化剂经过筛选、配料、粉碎、成型、干燥、炭化、火花等一系列精加工而成。

改产屏具有活性高、孔隙率达,硫容量大、脱硫效率高、机械强度好、耐水性好、床层阻力小、易再生,高温、高压下不易粉化等特点。

广泛应用于各行业的气相脱硫。

二、主要技术参数我公司生产的脱硫系列产品,生产工艺控制及产品检验严格按照国家标准GB7701.1.97和GB7702.1-22.97执行。

型号KBY--1型活性炭KBY --2型活性炭KBY -2B型活性炭KBY -3型活性炭KBY -4型活性炭三、脱硫基本原理1、气体中H2S和少量的O2受活性碳表面的催化作用,在室温常压条件下发生下列反应:2H2S+O2→2H2O+2S反应生成的水顺气流带走,生成的单质硫被活性炭吸附,从而达到脱除H2S的目的。

2、对气体中有机硫的脱除COS占有机硫的96%以上,COS在室温下先被活性炭水解,生成H2S,然后以H2S的脱除原理除去,反应如下:COS+H2O→H2S+CO2 2H2S+O2→H2O+2S根据活性炭的气相脱硫机理证明:活性炭质量的优劣,主要有孔隙率比表面积的大小和表面活性的强弱来决定的。

3、再生因活性炭脱硫后,活性炭吸附的是单质硫,根据单质硫的理化特性和活性炭的吸附与解吸基本原理,向活性炭层通无氧高温气流,使活性炭与单质硫同时都得到加热,当温度升高到325摄氏度以上时,硫被熔化成液体状态或气态而从活性炭孔隙中被解吸出来,随过热蒸汽带出活性炭床外,被送入水冷却槽,硫被冷却成固体而沉于槽底,气流越过冷却水面放空。

活性炭得到再生继续使用,硫被回收。

火电厂烟气脱硫脱硝中活性炭材料的应用研究

火电厂烟气脱硫脱硝中活性炭材料的应用研究
火 电厂 烟气 脱 硫 脱 硝 中活 性炭 材 料 的应 用研 究
吴 胜 ( 浙 江 蓝 天 求 是 环 保 股 份 有 限公 司
浙江杭州
3 1 0 0 1 2 )
时化学 吸附的能力要 高于物理 吸附 , 待温度逐渐 升高后 , 物理 吸 附受到干 预 , 此 时化学速率 受到相应 干扰 , 但 是仍 旧可以满 足吸 附的需求 , 需适 当调整温度 , 以便提高化学脱硫的效率 。 2 . 3含 氧 影 响 含氧量对活性炭脱硫脱硝 的影响 比较大 ,而且具有直观的影 响性。火电厂控制烟气中的含氧量 , 能够在很大程度上提升吸附净 化的效率回 。 根据脱硫脱硝 的试验研究证明, 活性炭处于 5 %~ 1 0 %的 含量环境 内, 可以具备最高 的效率 , 含氧过高或过低 , 都不利 于脱 火 电 厂 烟 气排 放造 成 的 环境 污染 , 主 要 集 中在 S O 和N O x 两 硫 脱硝 的进 行 。
个方 面 , 其对大气环境 的危害 比较大 , 降低环境 的质量 。 火 电厂排 3活 性炭 纤维 在脱 硫脱 硝 中的应 用 放烟气与安 全指标存在 很大 的差距 , 不利于环 境保护 , 所 以火 电
火 电厂烟气脱 硫脱硝对 活性炭材料 的应用处 于不 断发展 的 厂致 力于研究烟气 的脱硫脱 硝 , 其 中活性炭材料 在脱 硫脱硝 中具 目前 , 活性炭纤维 属于较为新型的材料 , 其在脱硫脱硝 中的 有很 高 的 应 用 价 值 , 能够有效防止大气污染 , 目前 , 活 性 炭 材 料 已 状态 , 应用优势非常 明显 , 具有高效吸 附的优势 。分析活性炭纤维在脱 经大规模 的应 用在火电厂脱硫脱硝 中 , 同时取得了可观的效果 。 硫脱硝中应用 , 如下 : 1活性 炭材 料 脱硫 脱硝 的原 理 3 . 1活 性 炭 纤 维 的 脱 硫 脱 硝 根据活性炭材料在火 电厂烟气脱硝脱硫 中的应用 , 分析其在 活性炭纤维结构 中的强度较 高 , 可 以满足火 电厂烟气脱硫脱 应 用 中 的 原理 , 如下 : 硝 的多种 条件 , 能够加工成 多种形状 , 便 于提高吸 附反 应的接触 1 . 1活 性 炭 材 料 的 脱 性炭纤维脱硫脱硝 时的 活性 炭材料能够吸附火 电厂 烟气 中的 S O ,其吸附方面可 以 速率与传 统活性炭相 比 , 能够达到百倍 的优势 , 既可 以提高脱硫 分为两种 , 如: ( 1 ) 物 理吸附 , 只要烟气 中含有 H 0和氧气 , 就 可 以 脱硝 的吸附能力 , 又可 以提升净化 的标 准日 。火电厂烟气 中 S O 、 做为活性 炭吸附的条件 , 可 以直接吸收 S O , 避免其排 到大气环境 N O x的含量较高 , 所以通过活性炭纤维 , 达到了吸附净化的指标 , 中, 此类 吸附方式 属于比较常见的类型 ; ( 2 ) 化学吸附 , 此类 吸附方 活性炭纤维 的结构单 位为纳米 级别 ,防止 烟气 中有 害气体 的扩 式较 为复杂 , 烟 气 内 存 在 明显 的化 学 反 应 , 公式为 : S O : + 0 + H2 0 一 散 , 活性 炭 纤 维 在 脱 硫 脱 硝 的脱 附 工 艺 中 , 还能再生 , 有 助 于提 高 H2 SO4 。 活性炭纤维的利用效率 。 1 . 2活 ・ I 生炭 材 料 的 脱 硝 原 理 3 . 2活性炭纤维的优势 活性炭材料 的脱硝原理 主要 是降低烟气 内氮元素 的含量 , 概 活性炭纤维属于活性 炭材料的一种 ,但是在材料中的优势最 括 为脱 氮的过程 。活性炭脱 氮时涉及 到多项化学反应 , 其 中较为 为明显 , 为火 电厂烟气脱硫脱硝提供高效益的服务。分析活性炭纤 典 型 的是 催 化 条件 下 的还 原 反 应 , 利 用 活 性炭 对 N O x产 生 的 吸 附 维的优势 , 如: ( 1 ) 表面积大 , 由于活性炭纤维 的结构特性 , 促使其与 作用, 而且活性炭在 无催化剂 的环境 中也能实 现脱氮 , 活性炭 与 S O 2 、 N O x的接触面积明显 提升 , 有利于吸附固定 , 体现出很强 的接 N O x反应 , 产物为 C O 和N , 不会对环境造成污染 , 还 可以起到热 触效果 ; ( 2 )吸附效率高 ,活性炭纤维材料 以纳米级纤维 的方式存 能再利用 的作用 。 在, 能够 快速找准烟气 中的硫硝物质 , 提高吸附的效率 ; ( 3 ) 吸附性 能高 , 活性 炭 纤 维 具 有 可 再 生 、 可 改 进 的特 点 , 由此 其 在 烟 气 吸附 2活性 炭对 火 电厂 烟气 脱硫 脱硝 的影 响 中 能够 体 现 出较 高 的应 用 性 能 , 确保 活 性 炭纤 维 的应 用 性 能 。 分析 活性 炭在火 电厂烟气脱硫脱 硝中的影响 , 体现 活性炭 对 4结 语 环境保护 的贡献 , 进而推进活性炭材料 的发展应用 。具体 的影 响 分析如下 : 活性炭材料在火 电厂烟气脱硫脱硝 中占有很重要 的地位 , 有 2 . 1速 率 影 响 效控制 烟气排放 , 降低 污染度 。活性炭材料在脱硫脱硝中的应用 , 活性 炭对 脱硫脱硝 的速率存在很 大的影响 , 尤其是受 到空速 仍 旧处于积极发展 的状态 , 体现活性炭的吸附优势 。火 电厂结合 条件 的影响 , 当火 电厂烟气脱硫 脱硝 中的空速过 大时 , 抑 制 活 性 活性炭材料的应用 ,致力于提高其在脱硫脱硝 中的应用水平 , 改 炭 的活性 , 导致其 效率 明显 降低 。例 如 : 空 速增加 时 , 活 性炭 与 善吸附的途径 , 进而提升活性炭脱硫脱硝 的研究水平。 S O 、 N O x的接触无 法达 到全面 、 充分 的状态 , 所 以活性 炭净化 烟 参 考 文 献 气 的过程 中 , 残余 了大量 的含硫 、 含硝 的有 害物 质 , 再加上空速 过 [ 1 】 段 丽. 活性 炭吸附法联 合脱硫脱 硝技术分 析 云 南电力技术 , 快, 化学反应 的条件不 足 , 更是增加脱硫脱 硝的速率压力 , 影 响活 2 0 1 2 , ( 0 4 ) : 4 5 — 4 7 性 炭 材 料 的应 用 效 果 。 [ 2 ] 陈红芳. 论活性炭材料在烟气脱硫脱硝技术 中的应用 『 J 1 . 山西科 2 . 2温 度 影 响 技, 2 0 1 1 , ( 0 2 ) : 1 4 — 1 6 . 活性炭脱硫脱 硝的速率与温度存在直接 的关 系 , 呈现先增后 作 者 简 介 减的变化 。活性炭 在烟气脱硫脱硝 中 , 最佳的控制温度应保持在 吴胜( 1 9 7 7 一) , 男, 汉, 浙江龙游人 , 工 程硕士 , 工程师 , 研 究 5 O ℃~ 8 0 ℃之间 , 便 于提高吸 附和净化 的能力f l 】 。 例如 : 烟气脱硫反 方 向 : 火 电 厂 烟气 脱 硫 脱 硝 。 应, 温度处于低温状态 时 , 活性炭对 S O 的吸附速率会 比较大 , 此

活性炭联合脱硫脱硝技术探讨

活性炭联合脱硫脱硝技术探讨

活性炭联合脱硫脱硝技术探讨活性炭联合脱硫脱硝技术是一种利用活性炭对废气中的硫氧化物和氮氧化物进行吸附还原处理的技术。

本文将对活性炭联合脱硫脱硝技术进行探讨。

活性炭联合脱硫脱硝技术通过将活性炭作为吸附剂,吸附废气中的硫氧化物和氮氧化物,再经过还原反应,将其转化为无害的氮气和二氧化硫。

该技术具有处理效果好、投资成本低、运行成本低等优点,因此受到了广泛的关注和应用。

活性炭联合脱硫脱硝技术主要包括吸附和还原两个阶段。

在吸附阶段,活性炭用于吸附废气中的硫氧化物和氮氧化物。

活性炭具有大比表面积和孔径分布,可以有效地吸附废气中的有害气体。

在还原阶段,通过加热或加入还原剂,将活性炭吸附的气体进行还原反应,将其转化为无害气体。

活性炭联合脱硫脱硝技术的具体操作参数有吸附剂种类、床层高度、空气速度、反应温度等。

吸附剂的选择对于技术的效果具有重要影响。

一般来说,活性炭具有较好的吸附性能,可以选择合适的活性炭作为吸附剂。

床层高度和空气速度影响吸附物质在床层中的停留时间,需要根据实际情况进行调整。

反应温度会影响吸附剂的吸附和还原性能,需要控制在适宜的范围内。

活性炭联合脱硫脱硝技术的应用领域主要包括石油化工、电力、冶金等工业领域。

石油化工行业废气中的硫氧化物和氮氧化物含量较高,采用活性炭联合脱硫脱硝技术可以有效地减少废气对环境的污染。

电力行业燃煤发电过程中会产生大量的硫氧化物,采用该技术可以降低二氧化硫的排放量。

冶金行业烧结烟气中也含有大量的氮氧化物,采用活性炭联合脱硫脱硝技术可以降低废气对大气的污染。

活性炭联合脱硫脱硝技术是一种有效处理废气中硫氧化物和氮氧化物的技术。

该技术具有处理效果好、投资成本低、运行成本低等优点,适用于石油化工、电力、冶金等工业领域。

在实际应用中,需要合理选择吸附剂、调整操作参数,以达到最佳的处理效果。

脱硫脱硝活性炭的制备及工程运用

脱硫脱硝活性炭的制备及工程运用

脱硫脱硝活性炭的制备及工程运用脱硫脱硝活性炭主要用于燃煤电厂的废气治理,能够有效地吸附并去除废气中的二氧化硫和氮氧化物等有害物质,减少对环境的污染,保障人民健康。

本文将介绍脱硫脱硝活性炭的制备方法和工程运用。

一、制备方法1. 选择原料:优质活性炭是制备脱硫脱硝活性炭的核心原材料,应选择表面积大、孔隙结构合理、强度高的物料为基础。

比如,木质活性炭、煤质活性炭、椰壳活性炭等都可以作为原料。

2. 改性处理:将活性炭表面进行化学或者物理改性,加强其对目标污染物的吸附性能。

常用的改性剂有铝酸盐、硅酸盐、氨基化合物等。

3. 拌和混合:将改性后的活性炭与黏结剂、助剂等混合,均匀搅拌,使其形成具有一定强度的颗粒状物料。

拌和时应控制黏结剂的含量,一般为活性炭质量的10%左右。

4. 成型压制:利用成型设备,将拌和混合后的物料进行模压成型,成型后的脱硫脱硝活性炭颗粒应具有一定的力学强度和粒径,以便于后续的填充使用。

5. 烘干活化:将成型压制后的活性炭在高温炉中,进行烘干和活化处理,使其活化程度达到最佳状态。

活化过程中应控制温度、时间、氧化剂等因素,以便于使活性炭表面孔隙结构得到最大化的开放。

二、工程运用脱硫脱硝活性炭主要应用于燃煤电厂的废气治理,其具体的工程运用方式主要有以下几点:1. 填充剂:将制备好的脱硫脱硝活性炭颗粒填充在燃煤电厂的脱硫脱硝设备中,废气经过填充床层,在颗粒表面吸附并去除其中的二氧化硫和氮氧化物等有害物质。

2. 活性炭反应器:将制备好的脱硫脱硝活性炭填充在反应器中,将废气通过反应器,通过反应器内的喷淋液等物质对废气进行处理,达到脱硫脱硝的效果。

3. 混合填料法:将脱硫脱硝活性炭填充在废气处理设备的填料层中,并与其他填料混合使用,通过填料的作用,增加其表面积和空隙,达到更好的废气处理效果。

4. 普及化生活:将制备好的脱硫脱硝活性炭用于有机废气、酸雾等的治理,将其广泛应用于生活环境和工业生产中,以便于减少有害气体的排放,保护环境和人民健康。

火电厂脱硫系统及脱硝技术介绍

火电厂脱硫系统及脱硝技术介绍
我国目前的能源主要是煤炭,每年排入大气的二氧化硫 高达三千万吨,大气中的二氧化硫和氮氧化物与降水溶 合成酸雨,全国酸雨面积已占国土资源的30%,每年因 酸雨和二氧化硫污染造成的损失高达1000多亿元,现在 中国是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区。 大气污染严重破坏生态环境和严重危害人体呼吸系统, 危害心血管健康,加大癌症发病率,甚至影响人类基因 造成遗传疾病。 1998年1月,国务院正式批准《酸雨控制区和二氧化硫 控制区划分方案》,具体规定:新建燃煤电厂,必须同步 建设脱硫设施。
燃烧前脱硫
燃烧中脱硫
燃烧后脱硫
脱 硫 的 基 本 方 法 与 种 类
目前常见的 湿法烟气脱硫有:石 灰石/石灰—石膏法、 钠洗法、及氧化镁 法等。
石灰石石膏湿法烟气 脱硫的优点
脱硫效率高,一般可达95%以 上,钙的利用率高可达90%以 上; 单机烟气处理量大,可与大型 锅炉单元匹配; 对煤种的适应性好,烟气脱硫 的过程在锅炉尾部烟道以后, 是独立的岛不会干扰锅炉的燃 烧,不会对锅炉机组的热效率、 利用率产生任何影响; 石灰石作为脱硫吸收剂其来源 广泛且价格低廉,便于就地取 材; 副产品石膏经脱水后即可回收, 具有较高的综合利用价值。
脱硫工艺流程图
脱硫系统构成
石灰石浆液制备系统 烟气系统 吸收系统 电气与监测控制系统
事故浆液及排放系统
废水处理系统 石膏脱水及储存系统
公用系统
石灰石浆液制备系统

制备并为吸收塔提供满足要求的石灰石浆液。 石灰石浆液制备系统的主要设备包括石灰石储 仓、球磨机、石灰石浆液罐、浆液泵等。
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烟气系统


干法烟气脱氮技术

特征:用气态反应剂使烟气中的NOx还原为N2和H2O。 主要有选择性催化还原法、非选择性催化还原法和选 择性无催化还原法,其中选择性催化还原法被采用的 较多。其他干法脱氮技术还有氧化铜法、活性炭法等。 特点:反应物质是干态,多数工艺需要采用催化剂, 并要求在较高温度下进行。该类烟气处理工艺不会引 起烟气温度的显著下降,无须烟气再加热系统。

脱硫脱硝活性炭的制备及工程运用

脱硫脱硝活性炭的制备及工程运用

脱硫脱硝活性炭的制备及工程运用
脱硫脱硝技术是减少大气污染的重要手段之一,而活性炭是目前广泛应用的脱硫脱硝材料之一。

本文将介绍活性炭的制备方法和工程运用。

一、活性炭的制备方法
1. 物理法制备活性炭
物理法制备活性炭是通过高温烘烤木材、竹子、花生壳等有机物质,使其在缺氧条件下分解,生成含碳量高的物质,再经过活化处理而成。

化学法制备活性炭是在物理法的基础上,利用化学物质对有机物进行改性,进一步提高活性炭的吸附能力。

生物质法制备活性炭是利用农作物秸秆、麻棕、菜籽壳等低价生物质资源作为原料,通过生物质炭化技术制备而成。

1. 脱硫
脱硫是指从燃煤发电厂等工业排放气体中去除二氧化硫的过程。

通过将气体通入活性炭床中,二氧化硫被吸附在活性炭表面上,净化后的气体再被排放到大气中。

2. 脱硝
3. 处理有机废气
活性炭也可用于处理有机废气,包括挥发性有机物、氡气、异味等。

在处理过程中,有机废气通过活性炭床,有机物质在活性炭表面被吸附并分解,从而净化大气。

三、结论
活性炭是目前广泛应用于工业净化领域的一种材料,不仅能够有效减少大气污染,还能够回收利用废弃物资源,具有环保和经济效益。

随着环保技术不断的发展和改进,活性炭在工业净化中的运用也将越来越广泛。

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燃煤电厂烟气脱硫脱硝专用型活性炭相关资料(之一)(2009-12-07 22:14:07)转载▼一. 项目提出的背景1、日趋严重的环境问题及其与燃煤发电技术的关系目前我们生存的地球面临三大环境问题:—是由于CO2和CH4引起的“温室效应”导致气候持续变暖;二是由于SO2和NOx的过度排放引起的酸雨频发;三是NOx与HC类化合物引起的臭氧层消失危机。

这三大环境问题均与燃煤发电技术密切相关。

化石类燃料燃烧产出的CO2、NOx、SO2及粉尘分别占大气污染物排放总量的99%,99%,91%和90%;在我国,燃煤产生的NOx、SO2和粉尘分别占大气中各污染物总量的67%,87%和79%。

统计数据显示,我国1988年燃煤锅炉的NOx排量达132~177万吨,1989年国内5万千瓦以上的燃煤电厂SO2排量达420万吨(占全部排量的27%)【1】。

从1980年到1996年,我国燃煤电厂的装机容量和燃煤消耗量分别增加3.27倍和2.8倍,SO2的排放总量以100万吨/年的速度递增,原因是脱硫技术进展缓慢且投资过大〔2〕。

1999年全国煤炭产量为11.5亿吨,主要用于发电、工业锅炉、冶金、建材、化工及民用等方面,以平均含硫1.25%,其中可转化成气相含硫化合物的比例以83.5%计,则当年因燃煤排放的SO2总量高达2400万吨,造成的经济损失约160亿元,同时威胁着12亿人口的身体健康和16亿亩耕地的正常耕作。

而SO2排放较为集中的就是电厂的燃煤锅炉〔3〕。

自然界SO2的正常浓度为0.0001~0.001ppm,超出此范围即会引发酸雨,1999年进行的城市酸雨发生情况调查结果表明,全国81.6%的大中型城市均发生酸雨现象,且62.3%的城市环境中空气SO2年平均浓度超过国家二级排放标准,年均降水pH<5.6的地区已达国土总面积的40%左右,降水pH≤4.5的国土面积达17%,华东、华中及华南各大区酸雨频率高达90%以上,部分地区已恶化至“十场雨十场酸”的地步〔4〕。

煤电占全国发电总容量的80%以上,2000年总发电量达1200~1300GWh,装机容量250~270GW,煤耗达5亿吨,占当年全国煤炭总耗量的37.6%, SO2排量1140万吨,占我国当年SO2总排量的44%〔5〕。

由以上列举的资料数据可知,燃煤电厂烟道气排放的SO2、NOx是我国大气环境污染的主要源头,且我国乃至全世界面临的环境问题均与燃煤发电技术有密切的关联关系。

更为严重的是,经历了2003年和2004年两个年度史无前例的“电荒”之后,国内的燃煤电厂新建及扩建的装机容量将于2006年~2008年迎来高峰期,届时我们面临的环境问题将更为严峻。

2、燃煤电厂烟道气污染物排放治理技术的进展趋势分析热电厂烟道气的主要污染物成分有SOx(包括SO和SO2)、NOx和粉尘,近年来将CO2亦归属于污染物范畴。

目前治理技术最成熟的为粉尘和SOx的脱除技术,而NOx和CO2的脱除在日本、美国和德国已有成熟技术,而在我国尚处于探索阶段。

下面将与本项目有关的SOx和NOx的脱除技术分别予以介绍。

(1)烟道气脱硫技术的类型及进展情况烟道气脱硫技术大致可分为四种工艺类型。

一、用各种液相或固相物料吸附或吸收SOx的工艺技术。

此类工艺应用最广,亦最为成熟。

又可细分为湿法(脱硫剂和脱硫产物均为液体)、干法(脱硫剂和脱硫产物均为固体)、半湿法(脱硫剂为液体,产物为固体)和半干法(脱硫剂为固体,产物为液体)四种类型〔4〕。

典型的湿法脱硫技术有碱法、双碱法(钠∕钙法)、魏尔曼—洛德法(即亚硫酸盐法)、碳酸钠水溶液法等;典型的干法脱硫技术有氧化镁法、氧化锌法、活性炭吸附法、负载金属的活性炭吸收∕催化转化法、氧化铁法和氧化钙法等;典型的半湿法脱硫技术有柠檬酸盐法、稀酸法、催化-IFP-CEC氨洗涤法、氨水吸收法等;典型的半干法脱硫技术有用水洗涤再生的活性炭吸附法、载碱性金属氧化物的炭吸收法等〔6〕。

二、将SO2氧化成酸酐进而生成酸的脱硫工艺技术。

有氧化镁法和氧化锌法、湿壁塔电解池法、特种气体扩散电极电化学法等〔7〕〔8〕。

三、在烟气中将SO2还原为单质硫的脱硫工艺技术。

有柠檬酸盐法、负载型Sm2O3蜂窝状催化剂法、CO还原法等〔9〕。

四、物理法烟气脱硫技术。

如荷电干式吸收剂喷射除尘脱硫工艺(由美国Alanco环境资源公司开发并应用)、低温等离子体烟气除尘脱硫一体化装置技术、电子束辐照烟气脱硫脱硝技术等〔2〕〔10〕。

上述所有烟气脱硫技术中,已得以广泛应用的成熟工艺有碱石灰法、氧化镁法、活性炭吸附一再生法等,其它技术尚处于实验室或工业侧线试验阶段。

(2)烟道气脱硝技术的类型及进展情况单独的烟气脱硝技术除少数几种已进行过工业性试验之外,大多尚处于实验室研究阶段。

已进行过工业性试验的脱硝技术有电子束辐照技术(实验场地在四川绵阳科学城热电厂)〔10〕和等离子体技术(在成都热电厂试验)〔2〕两种,效果较好,但运行成本过高,推广乏力。

尚处于实验室研究阶段的烟气脱硝技术有专用碳质吸附剂技术〔11〕、氧缺位磁铁矿化学还原法〔12〕、Fe-ZSM-5∕Reney Fe复合催化剂定向还原法〔13〕、电化学法〔7〕等。

总体来说,单独的烟气脱硝技术都不成熟,尚无工业化应用的可能性。

(3)脱硫脱硝一体化技术类型及进展烟道气的脱硫脱硝一体化技术有以下几种。

一、电化学法。

如用铈离子盐类做电解液的媒质电解气化法脱SO2∕NOx技术〔7〕。

尚处于实验室研究阶段。

二、改良型电子束辐照技术。

已进入工业试验阶段,尚存在许多技术问题,运行成本过高〔10〕。

三、负载过渡金属氧化物的活性炭催化吸收技术。

已进入工业试验阶段,催化剂复活技术尚未过关〔14〕。

四、活性炭干法脱硫脱硝技术。

系由德国的BF(Bergbau-Forschung)公司于1960年代研究开发成功〔15〕,1982年与日本三井矿山株式会社合作开发了MMC-BF工艺〔16〕。

另一种说法是由日本住友重机械株式会社于1976~1984年率先提出并完成研究工作〔17〕。

经过不断完善及其它公司的陆续加盟,目前已演变成MMC-BF工艺、GE-Mitsui-BF工艺、住友TOX-FREE工艺等几种型式,且在美国、日本和德国已有数套工业装置运行,从1987年商业化运行成功至今已有18年历史了,是目前最成熟的脱硫脱硝一体化技术。

综上所述,从技术角度来看,单纯的烟气脱硫技术已相当成熟,单纯的烟气脱硝技术尚无成功的先例,而烟气脱硫脱硝一体化技术只有活性炭干法脱硫脱硝技术已成熟化并且得以商业化运行至今。

从发展趋势来看,脱硫脱硝一体化技术才是我国燃煤电厂烟道气治理的最终方向和唯一方向,只有走这一技术途径才能有效降低酸雨的发生频率,进而保护我们的生存环境。

3、活性炭干法脱硫脱硝技术简介〔15〕〔16〕〔18〕该技术系以高机械强度、低表面积的特制活性炭(亦称为活性焦)为吸附剂对烟道气进行脱硫、脱硝及气机有毒物脱除的多级处理工艺系统,MMC-BF和GE-Mitsui-BF工艺的核心处理系统由三个单元组成——吸附;活性炭再生;副产物回收。

(1)吸附单元。

由两部分组成(上、下两段),上段为脱硝塔,下段为脱硫塔,活性炭由上向下移动,经过降温处理后的140~150℃的烟气由下向上与活性炭逆流接触。

烟气先经过脱硫塔脱除SO2,然后向烟气中加入氨气,混掺了NH3的烟气接着进入脱硝塔,最后的烟气达标后排放。

活性炭先进入脱硝塔,烟气中的NOx及O2与外加的NH3在活性炭的催化作用下(活性炭内表面上的含氧、含氮官能团作为催化活性点)发生如下选择性催化还原反应(SCR反应):4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O,从而使NOx转化成无害的N2。

在脱硝塔中被加热且吸附了少量NH3的活性炭进入脱硫塔,以下脱硫反应生成的产物吸附、担载于活性炭的孔隙中,活性炭起到吸持、移走含硫产物的作用:2SO2+O2+3H2O→2H2SO4∕AC;H2SO4∕AC+NH3∕AC→NH4HSO4∕AC;NH4HSO4∕AC+NH3∕AC→(NH4)2SO4∕AC。

(2)再生单元。

从脱硫塔底卸出的活性炭被移入再生塔,被强制加热到400~500℃,活性炭孔隙中吸持的硫酸或硫酸铵盐分解脱附,活性炭得以物理性再生,此过程主要化学反应为:(NH4)2SO4∕AC→2NH3+SO3+H2O;H2SO4∕AC→SO3+H2O。

在物理性再生的同时,生成的SO3与活性炭孔隙中的碳发生反应,生成含氧及含氮的表面官能团,从而使活性炭得以化学性再生:2SO3+C∕AC→2SO2+CO2;SO3+ C∕AC→SO2+O…C∕AC;NH3+O …C∕AC→N2+OH…C∕AC或∕及H2O+N…O…C∕AC再生后的活性炭经过筛选,粉化的以及破碎成小颗粒的活性炭或者做为锅炉燃料烧掉,或者卖给活性炭工厂进一步加工成其它的活性炭产品出售;筛选后的再生炭重新回到脱硝塔中循环使用,经物理性及化学性再生的活性炭其脱硫和脱硝性能要高于新鲜炭,再生炭在循环使用之前一般需补充总量1~2%比例的新鲜活性炭。

(3)副产物回收单元。

再生塔中排出的富SO2气体(浓度高达20~25%)既可用来生产硫磺,亦可用来制造硫酸或液态SO2产品。

以上是对MMC-BF及GE-Mitsui-BF工艺的原理性简介,这两种工艺被证明当用于燃煤的固定床或流化床锅炉以及渣油流态化催化裂化反应器的尾气处理系统时,能脱除99%以上的SOx物,和80%以上的NOx脱除率,同时还可以使其它的有毒物质如二恶英∕呋喃类化合物、还原性蒸气、元素态汞及其它重金属类化合物得以70%~98%地去除。

住友TOX-FREE脱硫脱硝工艺的特点是采用非选择性催化还原反应进行烟气脱硝,不外加还原剂,直接利用活性炭内表面上生成的活性含氮官能团与氧化氮分子进行反应以实现脱硝的目的,在脱硝反应进行过程中消耗掉的活性点需在再生工序中进行再生(加入含氮化合物再生),此工艺的特色是在一个吸附塔中即可完成同时脱硫脱硝的过程,且活性炭不易发生氧化硫中毒。

TOX-FREE工艺的吸附塔垂直设置且被多孔性分布板垂直分隔为三层(前、中、后室三段),活性炭由上向下进入吸附塔,其在三个室腔内的移动速率是不同的(依靠卸料器转速控制),在前室(气体进口端)下降速度最高,主要用来吸附脱除重金属类和有机毒物类污染物,在中室下降速度居中,用于吸附脱除大部分的硫和硝,在后室中的下降速度最低,主要用于吸附脱除残留的低浓度硫和硝。

温度150℃左右的烟气则从水平方向依次通过吸附塔的前、中、后室,然后达标排空。

TOX-FREE工艺的再生塔由加热段和冷却段组成(前者操作温度为400~450℃,后者为100~150℃),在加热段生成富SO2气产物,同时加入含氮化合物使活性炭得以物理性和化学性再生(化学性再生时仅形成含氮的活性官能团,含氧官能团的生成则受到抑制);在冷却段,继续加入含氮化合物对活性炭进行化学性再生。

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