燃煤锅炉都要求控制SO2和NOx的排放,目前联合烟气脱硫脱硝技术有多种,但是大部分技术因初投资大、运行费用高、治污产物利用难、存在二次污染等,限制了推广应用。活性炭吸附法联合脱硫脱硝技术具有能够实现治污产物资源化利用、吸附剂可循环使用、脱硫脱硝效率高等优点,是有发展前景的联合脱硫脱硝技术。
1.活性炭吸附法脱硫原理
活性炭具有较大的表面积、良好的孔结构、丰富的表面基团、高效的原位脱氧能力,同时有负载性能和还原性能,所以既可作载体制得高分散的催化体系,又可作还原剂参与反应提供一个还原环境,降低反应温度。
活性炭吸收SO2和NOx后生成的物质存在于活性炭表面的微孔中,降低了活性炭的吸附能力,因此对吸附SO2后表面上生成硫酸的活性炭要定期再生,先用水洗,得到稀硫酸溶液,然后对活性炭进行干燥。对吸附SO2的活性炭加热,硫酸在炭的作用下还原为SO2,得到富集,可用于生产硫酸或硫磺,但要消耗一部分活性炭。
2.活性炭吸附法脱硝原理
吸附法是利用吸附剂对NOx的吸附量随温度或压力的变化而变化的原理,通过周期性地改变反应器内的温度和压力,来控制NOx的吸附,以达到将NOx从汽源中分离出来的目的。
如果在活性炭脱硫系统中加入氨,即可同时脱除NOx,SO2脱除反应一般优先于NOx的脱除反应,烟气中SO2浓度较高时,活性炭内进行的是SO2脱除反应;SO2浓度较低时,NOx脱除反应占主导地位。
3.活性炭吸附法流程
SO2的烟气在文丘里洗涤器内用稀硫酸先洗涤,经除尘、降温后进入固定床或活性炭吸附器,经净化后排空。在气流连续流动的情况下,从吸附器顶部间歇喷水,洗去吸附剂上生成的硫酸,得到10%~15%浓度的硫酸,它进入文丘里洗涤器后被蒸发浓缩至25%~30%浓度,再经浸没式燃烧器等进一步提浓,最终浓度可达70%,能用于化肥生产。
4.活性炭吸附法优缺点
优点
1)活性炭材料本身具有非极性、疏水性、较高的化学稳定性和热稳定性,可进行活化和改进性,还具有催化能力、负载性能和还原性能以及独特的孔隙结构和表面化学特性。
2)在近常温下可以实现联合脱除SO2、NOx和粉尘的一体化,SO2脱除率可达到98%以上,NOx的脱除率可超过80%。同时吸收塔出口烟气粉尘含量20mg/m3。
3)SO3的脱除率很高,且能除去废气中的碳氢化合物。
4)产生可出售的副产品,可以有效地实现硫的资源化。
5)吸附剂可循环使用,处理的烟气排放前不需要加热,投资省、工艺简单、操作方便、可对废气中的NOx进行回收利用、占地面积小。
缺点
1)活性炭价格目前相对较高;强度低,在吸附、再生、往返使用中损耗大;挥发分较低,不利于脱硝。
2)吸附法脱硫存在脱硫容量低、脱硫速率慢、再生频繁等缺点。水洗再生耗水量大、易造成二次污染。
3)吸附剂吸附容量有限,常须在低气速(03~12m/s)下运行,因而吸附器体积较大;活性炭易被烟气中的O2氧化导致损耗;长期使用后,活性炭会产生磨损,并会因微孔堵塞而丧失活性,从而需要再生处理。
4)过程为间歇操作,投资费用高,能耗大。
5.结束语
活性炭吸附法联合脱硫脱硝技术是一种先进的烟气净化技术,是未来烟气脱硫脱硝技术的发展方向,我国关于活性炭联合脱硫脱硝工艺的研究和开发大多处于试验阶段,今后应加强这方面的投入,开发出适合国情的活性炭联合脱硫脱硝工艺。
