活性炭干法脱硫资料总结.docx

1、活性炭干法脱硫资料总结本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21 year.March活性焦干法烟气净化技术的进展与应用活性焦烟气净化技术是一种资源化的脱硫，脱氮、脱重金属和脱二嗯英等功能的 烟气净化技术，近年来的应用不断增多，其主要技术优势是:)1污染控制减排，脱硫 效率高，可达9 %;可同时进行脱氮，脱氮率达70 %以上，脱除汞、二嗯英、卤化氢 和粉尘，实现集成净化;也可分别进行脱硫或脱氮。)2节水:在烟气净化操作温度 宽(08 108 =),不需工艺水，省去废水处理设施，不需要烟气再热，设备腐蚀轻， 同时还可节约我

2、国宝贵的水资源。)3资源回收：脱硫副产物是富含5 02气体,便于生产硫酸(89 % )；硫磺等化工产品，利用价值大， 实现资源利用。110)4环保性能优异，无二次污染。脱硫副产物生产化工产品 脱硫废水排放，脱硫破碎活性焦可做燃料或作为炭材料用其他污染控制，同时脱 硫剂原料为煤，我国资源丰富。活性焦烟气净化技术U前存在的主要问题是：高效多污染物联合脱除活性焦性能需提高，活性焦成本 偏高,硫氮双脱吸附反应塔结构开发与工程放大需加强，再生装备能耗偏高，产业 化推广工作滞后活性焦净化过程反应慢，净化反应器体积大，初次装填活性焦床层阻力大等，同时 活性焦硫容相对较低，活性焦的循环再生量大,增加了再生过程

3、的机械磨损，同时 使加热的能量热能耗大，因此造成活性焦净化技术U前的成本较高。U前进行 国产化研究重点是降低联合净化装置的建设投资及运行费用，活性焦的研究主要 是通过原料配煤和生产丄艺的改进研制廉价高性能的活性焦;净化装置方面优化 匚艺，采开发多功能设备，减少运行过程活性焦的消耗和能耗，以进一步提高系统 经济性。典型工艺的运行费用和投资山装备费、活性焦费和运行费等组成;初次填 装活性焦时初次投资较尢如06 o MW机组,初次填装活性焦需要80 0。吨左 右，市场价近5000万左右，运行消耗活性焦中整个运行费用的5 0 07 %。U 前活性焦净化装置单位投资05 0元/ kw,但副产物的价值高，

4、硫酸价值在050元/ 吨”新的研发方向主要集中在:活性焦脱硫脱硝与多污染集成净化的专用活性焦、 工艺条件、动力学、新工艺流程、新装备等方面。通过研发，提高联合脱除效 率，降低能耗与成本；(尤化流程与装备流体力学性能，实现工程装备的大型化，从而 开发成套技术与装备，为实现活性焦烟气净化的技术创新和进一步产业化推广提 供新的技术支持。活性焦孔结构及表面性质对脱除烟气中SO2的影响吸附性能活性焦的脱硫性能与其表面积的大小无关，而与其微孔结构存在一定的关系，但 表现不明显活性焦表面碱性的强弱直接关系着脱硫性能而表面碱性的强弱与 表面官能团的种类和浓度密切相关较高浓度的竣基官能团会抑制SO2的吸附拨基官

5、能团与瞇基官能团可通过重排构成具有碱性行为的毗喃酮或类毗喃酮结 构从而表现出脱硫活性，因此，这两种官能团含量的多少在一定程度上决定了活 性焦的脱硫性能.吸附系统是活性炭/焦脱硫工艺的核心。吸附塔是活性炭/焦脱硫丄艺的核心设备。活性焦脱硫吸附塔内装有一定量的 活性焦，经过除尘器之后的烟气进入吸附塔，烟气中的S02被活性炭/焦吸 附，净化后的烟气从烟囱排入大气。吸附S02至饱和的活性焦送入脱附塔再生 后，连同补充的新鲜活性焦一起输送回吸附塔。吸附设备有固定床吸附塔和移动床吸附塔两种形式。固定床活性炭（焦）吸 附烟道气中5 0:由于存在着诸多缺陷，该方法只适用于小规模、低浓度5 0: 烟气处理.固定

6、床优点：磨损消耗量小设备结构较简单投资和运行费用均较低缺点：间断工作易发生局部过热处理气体量较小移动床吸附加热再生法由于设备简单.操作容易、连续性好、二次污染 少及适应能力强,适于推广应用但是川I于运行时活性炭（焦）的磨损及加热 再生时的损耗，需要定期补给活性炭（焦），使用机械强度较低且价格较贵 的活性炭会造成工艺成本的提高而活性焦则山于其价格低廉、机械强度 高及脱硫性能较好,比较适用于该法脱硫因此，活性焦移动床吸附加热再生 法是较适合我国国情的脱硫工艺.移动床优点：连续工作不易发生局部过热处理气体量大缺点：磨损消耗量大设备结构较复杂投资和运行费用均较高（分为错流顺溜 和逆流10W吨文献里面1

7、6页有具体优缺点讨论）水洗再生法水耗量大，且易造成二次污染，对我国这样的水资源匾乏且环境 污染较严重的国家不适合推广应用移动床吸附加热再生法山于设备简单、操作容易、连续性好二次污染少及 适应能力强,适于推广应用但是川I于运行时活性炭（焦）的磨损及加热再生 时的损耗，需要定期补给活性炭（焦），使用机械强度较低且价格较贵的活 性炭会造成工艺成本的提高而活性焦则山于其价格低廉、机械强度高及脱 硫性能较好，比较适用于该法脱硫因此，活性焦移动床吸附加热再生法是较适合我国 国情的脱硫工艺活性焦烟气脱硫脱硝的静态实验和工艺参数选择活性焦的比表面积、微孔孔容与其脱硫脱硝能力有相同的趋势，即比表面积、微 孔体积

8、越大，所能吸附的S02, NO越多2)温度越高越不利于活性焦对S02的吸附;空速过大或 过小都对活性焦的吸附性能有不利的影响，空速太大，会导致气体在活性焦表面 的停留时间过短，空速太小，不能消除外扩散阻力;氧气和水蒸气是提高活性焦脱1 项目组合处理法电子束法活性焦吸附法1项目组合处理法电子束法活性焦吸附法设备占的空间比例100%40%较小设备眾$ /KW210240175225(占的比例)(100%)(7080%)(65-75%)运行费mille/kwh24.221.710*8(占的比例) i伽)(90%)(45%)电厂规棋MW500300H XI(1)可以达到很高的脱硫效率和脱氮率；(2)具

9、有除尘功能；(3)能除去废气中的HCI、HF、神、硒、汞、二恶英等，还能除去用湿法难以除 去的S03,是一种深度处理技术；(4)不存在常规脱硝催化剂容易出现的碱.盐类物质的中毒问题；(5)活性焦可以在长时间内循环使用，废弃的活性焦可以作燃料，无二次污染；(6)节能(烟气在排放前不需再加热提高浮力八 节水(干法工艺,无需废水处理 装置)；(7)可以回收生产多种副产品(如高纯硫磺、硫酸、高纯液态S02或化肥)；(8)活性焦在运行中有磨损消耗，是成本的主要部分；(9)反应床为填料床，运行阻力较大；(10)活性焦的解吸附和添加增加了系统的复杂性和操作难度1具有很高的脱硫率可达98%以上，脱硝率80 %

10、以上，是深度处理的技术。2除了 DeSOX、DeNOX之外，还能去除多种污染物，如：粉尘；湿法难以除去的SO3；重金属和有毒有机物(HCI、HF、碑、硒、 汞、二恶英、咲喃等)。3脱硝不需要烟气升温装置，在ioor左右就能得到高的脱硝率；4基本不用水，无需废水处理装置。5碱、盐类对活性焦炭没有影响，不存在吸附剂中毒问题。6副产品利用价值高，如：高纯硫磺（）或浓硫酸（98%）或高纯液态SO2。7没有二次污染问题。美国政府调查报告中认为，该技术是最先进的烟气脱硫脱硝技术主要问题：1固态的热吸收剂循环使用，机械方式输运，操作较复杂2吸附剂在运行中的磨损和化学消耗，是成本的主要部分3吸附床运行条件需要

11、严格控制，否则易形成较大的压力降，或岀现自燃着 火，甚至存在爆炸的危险；4山于是模块结构，易出现烟气分布不均，影响效率；5吸附剂和副产品的运输需要有合理的距离。现在已经付诸商业应用的且能够满足严格的排放要求的烟气脱硫、脱硝一体化 工艺主要有电子束法和活性焦法。表1是这2种方法以及石灰石仃膏湿法脱硫 + SCR脱硝（简称/组合法0）的经济技术主要指标的分析结果对比现 目组合处理法电子束法启性焦吸附法设备占的空间出例100%40%校小设备费$ /KW300210-240175225（占的比例）(100%)70-80%)(6575%)运行费mille/kwh24.221.710.8（占的比例）(WW

12、(90%)(45%)电厂規igMW50050030Q工艺方法脱硫效率已应用范围副产品利用是否同时脱硝烟气循环流化床909598600MW硫酸、单质硫、肥料是流化床锅炉加石90300MW降低粉煤灰的品质否灰石燃烧活性焦干法脱硫系统的运行费用主要受活性焦消耗和副产品价格的影响，半活 性焦消耗量低且便宜易得，副产品价值较高的情况下，运行费用可大大降低。 活性焦脱硫脱硝的机理研究原焦的性质特点图1为活性焦放大5 000倍的扫描电镜。由图1可见，活性焦表面凸凹不平、 呈现比较杂乱的状态，且具有明显的尖角和缺陷，其中还夹杂着一些狭缝。表 1为活性焦的孔容参数，可以看出，活性焦的微孔孔容较小，中孔孔容更低。

13、表2为活性焦的表面元素组成，可以看出，活性焦表面还含有一定数量的各种 官能团。活性焦自身的这种特性将影响其对污染物的脱除性能，特别有利于对 极性污染物的吸附和催化反应。农1活性焦样品孔容参数Table 1 The pore volume of activated coke mL/g样品人孔孔容 屮孔孔容 微孔孔容 总孔容活性焦 0. 245 1 0. 025 9 0. 141 6 0. 412 6农2活性焦XPS表而元索分析给果Table 2XPS parameters of activated coke样品“(Ci.)W(O|J w(Nlt) If (CQ ) w (S2 )0/C/%/%

14、/%活性焦92.406. 43 0.88 0. 12 0. 17 0.069 6图1活性焦扫描电镜SO2和NO之间存在着竞争吸附的问题，并且活性焦选择性地优先吸附SO2 活性焦对SO2的吸附包括物理吸附和化学吸附。气流中同时存在SO2和NO 时，山于活性焦的结构特点和表面极性，容易吸附具有一定极性的气体分子， SO2分子山极性键组建成V型结构，有比较强的极性,且活性焦的表面结构决定了 活性焦对极性吸附质的吸附量大于对弱极性、无极性吸附质NO Hg的吸附量 烟气中C02、02或H20的单独存在对脱硫脱硝均不会有明显的影响，只有烟气 中同时存在02和H20时，活性焦的脱硫脱硝效果才会大为改善。活性

15、焦脱除电厂烟气中S02行为探讨在没有水的情况下，活性炭质材料不能将S02氧化为S03,并且通过 实验的证实。他们认为在无水的条件下，活性炭表面并不具备对氧化反应的催 化能力。而且，S02在有水存在时方能表现出还原性，其与氧在完全干燥的状 态下是难以起反应的H20在活性焦脱硫过程中并不单单地起着水合S03和稀释 硫酸的作用，更重要的是其提供了反应历程所需的质子，同时乂赋予S02还原性。可资源化活性焦烟气脱硫技术与应用活性焦脱篠的泪度区间处于6015CTC.要求烟气含湿虽人于5%。匚业示范装宙原烟气況度商 达160匸圧右，加Zso淞度冉达8500-11500mg.m活性焦催化脫硫反应（反应式（1）

16、放岀穴 联反应热.为防止活性走过热，使脱硫塔内沽性焦床层温度处于最佳反应汩度区间，語采用丄艺水 雾化全蒸发方式对入塔前更烟气进行降温増湿，囚此，毎小时约消耗3吨工艺水。含j工久丿、人丁丿“S 莎心 uij ri 比 gpj, vm* j ryN r- r亠冃前我国绝大部分125Id*以上发电机组热虽利用效率高，井烟温受在120C左右，烟SO：浓度釣2500 mg.m3,含湿量一股都人于5%加因此，采用活性焦技术处理该类烟气脫硫工艺完全不需要消耗降温增湿水。对于副产品生产而言，采用克劳斯法生产硫磺和柠椽酸诩法生产液体二氧化活性焦性质对V 205 / AC催化剂还原NO的影响V 205是有效的S0

17、2氧化催化剂.在反应过程中，山丁有H20的形成，S02在催化剂表面被氧气氧化 成S04 2-离子，增加了催化剂表而的酸性，使表面吸附的NH3增加，所以V 205 / AC催化剂SCR活性增 大.复杂烟气条件卜太西活性焦脱除HgO的实验研究S02初期表现为对脱汞性能的促进，后期则表现为抑制作用。NO较低浓度的NO对单质汞的吸附性能有抑制作用,而高浓度值的NO则减弱了抑制作用，促进单质汞 的吸附10万吨锌冶炼工程废气脱硫方案口前工业中使用的活性焦为9MM和5mm的圆柱状活性焦，与常规活性炭不同，活性焦是一种综合强 度（耐压、制磨损、制冲击）比活性炭高比表而枳比活性炭小的吸附材料，与活性炭相比，活性

18、焦 具有更好的脱硫脱硝性能。价格比较便宜，被广泛用于工业废气的净化。且使用过程 中，加热再生相对丁活性焦进行再次活化，因此，脱硫脱硝性能还会增加U 1.7国内外活性加烟气净化技术应用情况序号用八烟气类型姻气乐(Nm344r)进口 SOX (ppm)脱硫效率(%)投运时何1Takchara 竹原发电厂燃煤烟气10,00019782Demonstration 松甜发电丿燃煤烟气300,00019803Wakamalsu FBC 若公电1常压循环流化庆燃煤烟气IOJXM)19854Nippon Steel Co. 新口铁公可烧结机烟气XXtKX)10875Idemitsu Kcxsan Co. I

19、I 木出光兴产株式处卄重油分解废气236JW2909019876E.V.O.AG 径国阿茨博格电丿燃煤烟气45LOOO476.29819877E.V.O AG徳国阿茨博倍陀丿燃煤烟气659(K)()476.29819878Hoec hst AG iSM Hcec hsr 公诃燃煤则气323,0008929219899Kubota Corp.久保田铁丄厂焚饶炉烟气32,000脱氮10019941011本电力发展公司(EPDC)燃煤烟气IJ63,OC)l)脱氮98199511T-Coinpany燃汕烟气410.000脱氮12MS-Company/1-town垃圾焚烧气19,200脱氮13日本矶子电

20、厂燃煤烟气1 $06,001)47795200214韩国油项制饮(POSCO)烧结机烟气1,35(),()01)o21W415澳人亚博思格钢铁公司烧结机烟气脱氮97200416中国贵州宏福公司燃煤烟气2(XMM)()36()096200517屮田江曲铜业集 有限公司环境集烟气450.()0052583200718屮国江西铜业集团 有限公创硫酸用气150,()0042083200619中倒贵州瓷福集团 公司燃煤烟气300,000360095调试20中国江西铜业集团有限公司环境乘烟气55(),()(X)4208021屮imr西铜业集团有限公4硫腹用气180,000525802010.0322中国鷺

21、金铜业有限公司环境柬炯气6(000042084在建22中国紫金铜业有限公司有限公司硫酸尾气180,00026680在建23莱州力泰金3化丁有限公司硫展尾气5,000245098设计技术原理活性焦烟气脱硫是一种可资源化的干法烟气净化技术。该技术利用具有独特吸 附性能的活性焦对烟气中的S02J进行选择性吸附，吸附态的S02在烟气中氧气和 水蒸气的存在的条件下被氧化为H2SO4并被储存在活性焦空隙内；同时活性焦 吸附层相当于高效颗粒过滤器，在惯性碰撞和拦截效应下，烟气中的大部分粉 尘颗粒在床层内部不同部位被捕集，（但活性焦在移动过程中，活性焦相互之 间以及活性焦与反应器壁之间的摩擦会产生少量活性焦粉

22、，其中体积足够小的 焦粉会被烟气带出吸附反应器，对净化后的烟气造成一定程度的污染）完成烟 气脱硫除尘净化。吸附S02的活性焦，在加热情况下，其所吸附的H2SO4与活性焦反应被还原 为S02,同时活性焦恢复吸附性能，循环使用；活性焦的加热再生相当于对活 性焦再次活化，吸附和催化活性不但不会降低，还会有一定程度的提高。吸附反应 Adsorption reaction: SOj +1/202 4 H2O = II2SO4解吸反应 Desorption reaction： 2H2SO4+C = 2SO2+CO2+2H2O在脱硝过程中，活性炭/焦仅起催化剂的作用，其主要反应式为：4NO+4NH3+O24

23、N2+6H2O6NO+4NH3 5N2+6H2O6NO2+8NH3 7N2+12H2O2NO2+4NH3+O2f 3N2+6H2O适宜温度：80180C工艺流程活性焦吸附脱硫装置，活性焦解吸再生系统，活性焦循环输送系统和副产品加 工处理系统（SO2的含量可达20%40%,送至硫回收系统，根据当地条件（资 源状况、交通状况、市场状况）和需要生产含硫化工产品（硫酸、单质硫、液 体SO2等）同时脱硫脱硝特点1具有很高的脱硫率可达98%以上，脱硝率80 %以上，是深度处理的技术。2除了DeSOX、DeNOX之外，还能去除多种污染物，如：粉尘；湿法难以除去 的SO3：重金属和有毒有机物（HCI、 HF、神、硒、汞、二恶英、咲喃 等）。3脱硝不需要烟气升温装置，在100C左右就能得到高的脱硝率；4基本不用水，无需废水处理装置和净化材料预处理工序。5碱、盐类对活性焦炭没有影响，不存在吸附剂中毒问题。6副产品利用价值高，如：高纯硫磺（）或浓硫酸（98%）或高纯液态S02。7没有二次污染问题。