活性炭吸附煙氣脫硫技術(shù)的工業(yè)性試驗

本次工業(yè)性試驗2個特點：（1）以活性炭吸附脫硫即一級脫硫為主，取消級脫硫；（2）將加磷礦粉和液氨生成固體復(fù)合肥，改為利電廠鍋爐排渣中分選出的鐵粉（顆粒）制成副產(chǎn)品硫酸亞鐵，就地取材、丨=藝簡單。該方法即為活性炭吸附煙氣脫硫，本文土耍介紹活性炭吸附煙氣脫硫工業(yè)性試驗的技術(shù)特點、工藝流程和試驗結(jié)果。1工藝流程1997年年底建成10X10V/h煙氣量的活性炭吸附脫硫工業(yè)性試驗裝置，較“七五”期間的磷銨肥法煙氣脫硫課題所進行的中間試驗規(guī)模擴大20倍，其煙氣量己相當丁*25MW機組鍋爐煙氣量，試驗結(jié)果將更具代表性和實用性?；钚蕴课綗煔饷摿蚬に嚵鞒毯喍?，主要包括2部分：（1）煙氣脫硫。煙氣經(jīng)過預(yù)處理（除塵、調(diào)溫、調(diào)濕）后送入載有活性炭的吸附脫硫塔中，煙氣通過活性炭時S02被吸附，活性炭表面的催化劑可活化302成激發(fā)態(tài)，在02存在的條件下502被氧化成S（V，所用渣炭活性炭表面天然存在的酚羥基和醌羰基等活性基因能加快2的傳遞速度，進一步加快S02氧化成SO：l的過程。當吸附接近飽和時，采用水噴淋洗滌生成稀H2S04（質(zhì)量分數(shù)約30%），脫硫后的煙氣經(jīng)煙囪排入大氣?；钚蕴拷?jīng)再生后可重復(fù)使用。（2）生成副產(chǎn)品硫酸亞鐵。將電廠鍋爐排渣中分離出的鐵粉（顆粒）與稀H2S04按反應(yīng)計量比例送入混合反應(yīng)槽，加熱后生成硫酸亞鐵、經(jīng)濃縮、冷卻、結(jié)晶、分離，得到純度為94%以上的固體硫酸亞鐵（FeS04*7H20）。詳見。這2部分中脫硫是主要的基本工藝流程，副產(chǎn)品生產(chǎn)加工是附屬性的，可根據(jù)各地、各廠具體情況對副產(chǎn)品種類和工藝流程進行相應(yīng)的改變。副產(chǎn)品既可增收以彌補部分脫硫運行費用又有良好的環(huán)境效益，避免稀硫酸等排放污染環(huán)境?；钚蕴课綗煔饷摿蚬I(yè)性試驗工藝流程2活性炭種類及性能活性炭的吸附及催化氧化性能是活性炭吸附煙氣脫硫技術(shù)的關(guān)鍵。在“七五”期間的磷銨肥法煙氣脫硫課題中，中科院大連化學(xué)物理研究所等對活性炭吸附劑進行了專題研究，篩選出煙氣脫硫用的新型活性炭催化劑一-糠醛渣炭（簡稱渣炭）。該渣炭由生產(chǎn)糠醛的廢渣（玉米芯制糠醛的廢料）經(jīng)特殊改性處理后制成，因系廢物利用，其成本比一般商業(yè)活性炭（如含碘、含氮活性炭等）降低40%.在活性炭吸附煙氣脫硫工業(yè)試驗中就是采用這種糠醛渣炭作為S02吸附催化劑?？啡┰康奈锢硖匦约捌溆绊懸蛩兀海?）對煙氣S02A.有強氧化能力?；钚蕴繉02的催化氧化作用主要取決丁炭表面含氧絡(luò)合物基團的種類和數(shù)fi，活性炭表面氧化物含量越多，對SO，氧化活性也越高。一般的商業(yè)用活性炭的共同特點是氧化S02所需的表面含氧絡(luò)合物基團均不充足，如用丁煙氣脫硫則活性不足和效率不高，通常采取在活性炭上添加活性組分以增強和提高其氧化so2的活性，如含碘、含氮活性炭。這些措施雖然能在一定程度上彌補炭的活性不足，但在實際應(yīng)用中這此外加的活性組分往往因操作不當而流失，且價格又是偏高難以工業(yè)應(yīng)用。為進一步提高糠醛渣炭的生產(chǎn)工藝條件進行改進和調(diào)整>通過改變生產(chǎn)條件和處理方式，促使炭表面上形成氧化絡(luò)全物的不飽和鍵與氧的結(jié)合上發(fā)生重排，有利于氧化S02的含氧化合物基團更多地形成。經(jīng)改性后的糠醛渣炭一面的含氧絡(luò)合物主要是酚羥基和醌羰基，基團數(shù)量提高使其對S02具有很強的催化氧化能力，在煙氣S02質(zhì)量濃度為8500nig/m3時，S02脫除率70%.（2）發(fā)達的孔結(jié)構(gòu)進一步增強氧化性能?；钚蕴孔鳛槲絼┗虼呋瘎┳饔脮r，除了表面化學(xué)性質(zhì)外，其表面結(jié)構(gòu)（孔容、孔的分布、比表面積等）也是重要的影響因素。一般認為炭的表面與其吸附量有關(guān)，而孔的大小與分布則影響吸附速度?？啡┰勘缺砻娣e發(fā)達（670m2/g），平均孔直徑10.0A.，在25500A.和數(shù)千A*范圍內(nèi)都有相對較大的孔容（0.70ml/g）。由于糠醛渣炭的原炭具有獨特的表面含氧絡(luò)合物基團和非常發(fā)達的孔結(jié)構(gòu)，經(jīng)改性后對S02的吸附、催化氧化能力更強。此外，糠醛渣炭的粒度變化對其氧化性能的影響很小。（3）具有良好的操作穩(wěn)定性和廣泛的適應(yīng)性。如前述，和一般商業(yè)活性炭不同，糠醛渣炭由于自身催化氧化活性高，在煙氣脫硫運行中很容易操作，無需添加活性催化劑（碘、氮等），受運行T況變化的影響也很小。而含碘等活性催化劑的商業(yè)用炭，因操作不當或運行工況的變化極易導(dǎo)致碘流失，使炭的活性下降，催化氧化性能失效。曾對糠醛渣炭操作穩(wěn)定性進行540h的運行監(jiān)測，S02轉(zhuǎn)化率（90%）可一直保持不變。（4）煙氣條件的影響。一般而言，在活性炭干燥的表面上有利于502和02發(fā)生氧化反應(yīng)；而炭上微孔中的水分有利于產(chǎn)物H2S04的轉(zhuǎn)移。如煙氣含濕量過低，則煙氣帶水能力過高，導(dǎo)致活性表面干燥過快，影響產(chǎn)物正常轉(zhuǎn)移；反之，煙氣含濕量過高，則炭表面的干燥度不足，降低802氧化速度。試驗表明當煙氣含濕14%時，S02氧化速度明顯下降。當活性炭床溫（2）所用活性糠醛渣炭系列利用和產(chǎn)糠醛的廢渣經(jīng)改性處理制成，成本較低再生容易，使用壽命長。渣炭表面豐富的含氧絡(luò)合物對煙氣S02具有很強的催化氧化能力，在現(xiàn)場丨：業(yè)性試驗工況下，脫硫效率可達70%以上。（3）應(yīng)用范圍廣，不僅適用于高硫煤，也適用丁-煙囪入口S02質(zhì)量濃度2860mg/V的煙氣處理。當S02濃度較低時，活性炭吸附量相對減少，可通過調(diào)節(jié)煙氣流速提高SO.，化反應(yīng)效率，以確保脫硫率多70%.應(yīng)中02起著義鍵作用。當煙氣含氧量（5）可丙生，使用壽命長。脫硫塔內(nèi)的活性炭吸附飽和后，可在煙氣連續(xù)通過狀態(tài)K進行洗滌再生。采用一酸一水2次洗滌方式，由于水與酸的交換效率極高，洗滌丙生后無需蒸汽加熱，依靠煙氣溫度即可使炭床干燥恢復(fù)其吸附活性，對S02的催化氧化性能保持不變?？啡┰靠蛇B續(xù)使用12000h以上，脫硫效率保持70%.3試驗結(jié)果10X104mVh煙氣量活性炭煙氣脫硫工業(yè)性試驗裝置于1997年11月底建成，12月起始部分試運行，1998年4月試運行結(jié)束。試運行期間經(jīng)對試驗裝置反復(fù)調(diào)試、改進，裝置已具備全流程迮續(xù)運行條件。1998年5月、7月、9月分別通過連續(xù)72h運行的現(xiàn)場考核、技術(shù)鑒定和項目驗收?？己似陂g裝置處理煙氣量為8.OX1%86.9%，平均72.1%，詳見。按年運行6000h計，S02年脫除量可達2700U該工業(yè)性試驗裝置的試運行及72h運行現(xiàn)場考核表明，活性炭吸附煙氣脫硫工藝技術(shù)可行，其裝置運行穩(wěn)定可靠，設(shè)備、材料和儀表均實現(xiàn)國產(chǎn)化，為該工藝的商業(yè)應(yīng)用創(chuàng)造了條件。SOj質(zhì)童濃度/mg.m“時間/h（5月7日9日）活性炭吸附煙氣脫硫工業(yè)試驗脫硫率（4）可因地制宜地開展脫硫資源綜合利用。本次工業(yè)性試驗主要利用電廠鍋爐排渣中的析鐵生產(chǎn)FeS0，7H20.脫硫副產(chǎn)物基本化T原料，用途廣泛，可根據(jù)本廠、本地K的資源生產(chǎn)相應(yīng)的產(chǎn)品，如加磷礦粉生產(chǎn)磷銨復(fù)合肥等。以生產(chǎn)FeS07H20為例，僅按年產(chǎn)lOOOt計即可獲得直接經(jīng)濟收益30萬元，此外還可生產(chǎn)附加值更高的產(chǎn)品。脫硫副產(chǎn)物稀S04也可中和高pH廢水使其達標或用T酸洗。（5）無二次污染。該T.藝我脫硫劑原料的現(xiàn)場制備、存貯、運輸，也無廢水廢渣排放、屬清潔生產(chǎn)1：藝。（6）從脫硫技術(shù)研究開發(fā)、設(shè)計到設(shè)備、儀表、材料等全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。該廠藝發(fā)的不加活性組分的新型活性炭催化劑及再生技術(shù)水平先進，系統(tǒng)還實現(xiàn)了自動控制與在線監(jiān)測，符合我國關(guān)于煙氣脫硫裝置國產(chǎn)化要求。5投資及效益（1）活性炭吸附煙氣脫硫L業(yè)性試驗裝置處理煙氣量相當于25MW發(fā)電機組鍋爐（131/1）煙氣量，裝置建設(shè)費用1245.3萬元，單位建設(shè)費用為498元/16結(jié)語活性炭吸附煙氣脫硫工藝經(jīng)試驗研究、中試到工業(yè)性試驗，活性炭催化氧化性能、工藝流程、副產(chǎn)品加工等不斷地完善提高?；钚蕴繉煔釹02氧化性能穩(wěn)定脫硫效率高，再生容易，工業(yè)性試驗裝置結(jié)構(gòu)較為合理、操作簡單、運行穩(wěn)定、自動化程度較高，全套裝置實現(xiàn)了國產(chǎn)化，可因地制宜地生產(chǎn)副產(chǎn)品，多途徑解決稀硫酸利用。工業(yè)性試驗為活性炭吸附煙氣脫硫的工業(yè)應(yīng)用創(chuàng)造了條件。我國火電廠煙氣脫硫技術(shù)與裝備國產(chǎn)化已勢在必行。近年來，國外煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展很快，我們在密切關(guān)注和跟蹤國