活性炭用于循环流化床烟气脱硫脱硝的试验研究

论文摘要

煤作为我国的主要能源,在开发利用的同时燃煤产生的污染物也使大气环境日趋恶化。在大气环境治理中,燃煤产生的二氧化硫和氮氧化物污染控制成为一项最紧迫的任务。目前,我国已经应用了一些烟气净化技术如湿法、半干法、干法脱硫,选择性催化还原脱硝法,湿式联合脱硫脱硝技术,电子束法等。这些技术只是针对某一种污染物开发应用,造成了资源浪费、初投资大、运行费用高等问题。因此,研究高效、低成本、无二次污染的绿色环保型烟气综合净化技术是可持续发展所面临的一项重要课题。活性炭具有大的比表面积,良好的微孔结构、再生能力强,是一种很好的吸附材料。活性炭可实现同时脱硫脱硝,无二次污染并且资源可再生利用。目前文献报道的活性炭吸附工艺中的吸附装置主要为固定床,并且该工艺有设备庞大、床层阻力大、连续性差等缺点。本文采用活性炭脱硫脱硝试验台,以循环流化床作为主要的吸附装置,对活性炭脱硫脱硝进行了试验研究。循环流化床烟气净化技术可以有效地避免固定床吸附工艺设备复杂、空间占用大、床层阻力不稳定等缺点,与布袋除尘器的良好配合能实现活性炭吸附和再生的连续性。本文在活性炭脱硫脱硝试验台上对木质粉状活性炭同时脱除烟气中的SO2和NO进行了中试试验研究。通过试验,分析了影响脱硫脱硝效率的一些因素,并对活性炭联合脱硫脱硝技术进行了经济分析。试验结果表明:1.温度显著影响活性炭的脱除活性,随着反应温度从60℃升高到150℃,SO2的脱除率从21%降至7%。温度的升高使活性炭表面的水蒸气吸附量下降,导致了SO2的吸附率下降;2.随着AC/S（活性炭与二氧化硫的质量比）比值的增加,活性炭对SO2的脱除效率明显提高。AC/S=1.7时,脱硫效率约为11%;当AC/S的比值提高到4.0时,活性炭对SO2的脱除率达到30%左右;3.塔内活性炭浓度的增加使脱硫效率有显著提高且脱除效率能达到60%。但是高浓度的循环活性炭会导致系统阻力增加,影响系统稳定运行;4.塔外增湿比塔内增湿降温仅提高活性炭吸附效率的5%,但塔外增湿具有简化系统工艺,减少投资,减小塔内粘壁等优点;5.活性炭对氮氧化物有一定的脱除效果,试验中烟气中高浓度的SO2影响了活性炭对NO的脱除,测得的脱除率约为10%。6.活性炭对HCL的脱除率达到50%,但对酸性气体HF和SO3的脱除效果不明显。试验中还对布袋除尘器的脱硫效果进行了测试,其有9%左右的脱硫率。分析试验中活性炭对SO2和NO的脱除效率较低的原因:（1）试验中选用普通活性炭,其吸附性能低;（2）由于试验条件所限,试验中每小时活性炭的送入量低即选取的AC/S较低。虽然本试验所测活性炭对SO2和NO的脱除效率较低,但是活性炭用于循环流化床烟气脱硫脱硝有工艺简单、可靠,系统阻力低,脱硫脱硝稳定,经济环保性好,无二次污染等优点。应对活性炭纤维或改性处理后活性炭的吸附性能做进一步研究。活性炭脱硫脱硝技术将是一项有良好发展前景的燃煤污染物联合脱除技术。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 烟气脱硫脱硝技术
• 1.2.1 国内外烟气脱硫脱硝技术发展现状
• 1.2.2 国内外活性炭脱硫脱硝技术的应用情况
• 1.2.3 国内外循环流化床烟气脱硫技术的应用
• 1.3 活性炭的结构与性质
• 1.3.1 活性炭的孔隙结构
• 1.3.2 活性炭的化学性质
• 1.4 本文研究的目的及主要内容
• 第2章 活性炭脱硫脱硝技术的研究进展
• 2.1 活性炭脱硫脱硝的机理分析
• 2.1.1 脱硫反应机理
• 2.1.2 脱硝反应机理
• 2.2 活性炭吸附性能的研究进展
• 2.2.1 表面物理特性对活性炭吸附性能的影响
• 2.2.2 表面化学特性对活性炭吸附性能的影响
• 2.2.3 吸附条件对活性炭吸附性能的影响
• 2.3 提高活性炭吸附容量的方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 活性炭脱硫脱硝试验系统
• 3.1 活性炭脱硫脱硝试验系统
• 3.1.1 烟气发生系统
• 3.1.2 循环流化床吸附塔
• 3.1.3 除尘系统
• 3.1.4 喷水增湿降温系统
• 3.1.5 在线测量系统
• 3.2 试验系统的调试
• 3.2.1 给料装置和回料装置的标定
• 3.2.2 喷嘴的标定和物化角的测量
• 3.2.3 系统的试运行
• 3.3 试验方法
• 3.3.1 参数测量
• 3.3.2 试验样品及分析方法
• 3.4 本章小结
• 第4章 活性炭脱硫脱硝的试验研究
• 4.1 活性炭脱除二氧化硫的试验研究
• 4.1.1 温度对活性炭脱除二氧化硫的影响
• 4.1.2 AC/S比对活性炭脱除二氧化硫的影响
• 4.1.3 塔内活性炭浓度对脱除二氧化硫的影响
• 4.1.4 不同增湿降温方式对活性炭脱除二氧化硫的比较
• 4.2 活性炭脱除NO的试验研究
• 4.3 脱除其他酸性气体的试验研究
• 4.4 布袋除尘器对脱硫的影响
• 4.5 脱硫脱硝后的炭样分析
• 4.6 活性炭的再生
• 4.7 活性炭脱硫脱硝技术经济性分析
• 4.8 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表