同时脱硫脱硝固态反应剂研究进展

日期:2020-07-28 05:47:44 作者:guest 浏览: 查看评论 加入收藏

北极星环保网讯:酸雨被认为是人类历史上面临的最严峻的全球范围内的环境考验之一,而大气中的SO2和NOx是造成酸雨的主要原因,除此以外NOx还造成了雾霾、光化学烟雾、温室效应等一系列环境问题。

随着工业化进展的加剧,近年来对SO2和NOx的排放控制任务越来越艰巨。SO2和NOx的主要人为排放源是热力发电厂中化石燃料的燃烧。当前电厂中最普遍的脱硫脱硝技术是使用湿法脱硫和选择性催化还原法两种方法分别对SO2和NOx进行脱除。

为了节约成本与减少操作,使用一种反应剂同时脱硫脱硝逐渐成为当前研究的热点。本文重点介绍了包括使用钙基反应剂、改性活性炭反应剂与金属氧化物在内的几种可应用于同时脱硫脱硝固态反应剂。

1钙基吸收剂

由半干法脱硫技术发展而来的钙基吸收剂同时脱硫脱硝技术是指在同种工况下用一种钙基反应剂将SO2和NOx同时脱除的技术。

该技术具有耗水量少,吸收剂廉价,设备简单,产物易于处理等优点,但存在着脱硝效率偏低与吸收剂利用率不高等缺点,因此,学者研究了不同制备条件下钙基吸收剂的脱硫脱硝效率并且对钙基吸收剂进行了各种改性研究。

禚玉群等在不同条件下制备了飞灰/Ca(OH)2水合吸收剂,在同时脱除NOx,SO2的实验中发现水合温度较高,水合时间较长、飞灰与Ca(OH)2质量比和固液比适宜及干燥温度较低更有利于得到优质的水合吸收剂,从而使吸收剂具有更高的脱硫脱硝活性。

吸收剂的孔径研究表明,小孔分布较多将有助于提高反应前期脱除活性,而中孔分布较多则对提高中后期的持续脱除能力有利。而且相比于脱硫反应,钙基吸收剂在30nm以下的孔隙结构对脱硝反应有着更为重要的影响。

马宵颖以粉煤灰、石灰、添加剂为原料,通过湿法/干法制备了“富氧型”粉煤灰改性吸收剂。通过固定床实验筛选出添加亚氯酸钠的粉煤灰改性吸收剂具有良好的脱氯脱硝效果。

实验表明,Ca与(S+N)的质量比、温度是影响湿法制备的改性吸收剂脱硫脱硝的主要因素,且在添加剂的质量分数为1.60%,反应温度为50℃,吸收剂含湿量为10%的实验条件下,脱硫率可以达到100%,脱硝率最高达到90%;而干法制备的吸收剂,粒径影响最大,且脱硫脱硝效果不如湿法制备的吸收剂。

韩颖慧等直接以消石灰为吸收剂主体,按一定比例加入高分子过氧酸添加剂,制成一种新型的改性钙基吸收剂。高分子过氧酸与低分子双氧水相比化学稳定性较高从而减少了爆炸等安全隐患。

实验利用高分子过氧酸改性的钙基进行小型烟气流化床SO2和NOx的同时脱除实验,确定反应的最佳工况为:反应温度为50~60℃,高分子过氧酸添加剂含量为2.3%,烟气含湿量为8%左右,此时脱硫和脱硝平均效率分别达到96.7%和61.5%。

此外研究发现添加剂的含量对脱除效率的影响最大,反应温度和烟气含湿量对脱除效率有所影响,并且烟气中NO增加也将使脱硝效率下降。

2改性活性炭吸附剂

2.1颗粒状改性活性炭

单纯的活性炭吸附剂不能有效地同时脱除燃煤烟气中的SO2和NOx,因此许多学者对活性炭进行改性研究,并获得了具有良好的SO2和NOx同时脱除效果的改性活性炭吸附剂。

ZHU等在研究中用共沉淀法制备了使用Na2CO3和KOH浸渍改性了的活性炭吸附剂。改性后Na2CO3和KOH的最优负载量分别为4.0%和2.5%,此时的改性活性炭可以达到100g吸附剂脱除5.8g(NO+SO2)的能力,在一定的空速和压力下相对较高的温度有利于吸附剂获得较高的吸附能力。

除此,研究还发现这种经过改性的吸附剂在120℃,2000h-1的空速及常压条件下具有良好的再生性能。由于过渡金属氧化物具有良好的催化性能,近年来许多学者将金属氧化物负载在活性炭上,使活性炭的多孔吸附性与过渡金属氧化物的催化性相结合,从而达到高效的SO2和NO的脱除能力。

TSENG等在实验室中制备了CuO/AC,Fe2O3/AC,V2O5/AC三种活性炭负载金属氧化物催化剂,并对焚烧炉废气中的SO2,NOx,HCl进行了脱除实验。

实验结果表明这3种催化剂的废气脱除效率均高于γ-Al2O3,利用焚烧炉中产生的CO代替NH3作为还原剂来脱除NO可以获得更高的脱除效率,并且3种负载催化剂对SO2,HCl和NO的脱除效率分别在70%,90%,55%之上。

SUMATHI等制备了负载Ce活性炭催化吸收剂,并在固定床中测试了吸附温度、湿度、模拟烟气组分和空速对Ce/PSAC的吸收效果的影响。实验表明,随着空速的增加,SO2和NO的吸收能力下降,湿度增加了SO2的吸收量但是却减少了大于15%的NO吸收量。

温度对同时脱除SO2和NO有着非常大的影响,在150℃时模拟燃煤烟气可获得121.7mg/g和3.5g/g的SO2和NOx的同时脱除效率。

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