1、活性焦聯合脫硫脫硝技術宋丹（中國人民大學環境學院，北京100872）摘要：本文介紹了活性焦聯合脫硫脫硝技術的含義，重點分析了其脫除機理、工藝流程、優缺點、應用情況與發展前景，指出該技術可以有效地脫除煙氣中的SO才口NOX,工藝簡單，活性焦可以再生，脫除過程基本不耗水，無須對煙氣進行加熱，還實現了對硫的資源化利用，是適合我國國情的煙氣脫硫脫硝技術，但仍需進一步的開發和研究。關鍵詞：活性焦；脫硫；脫硝；煙氣ActivatedCokeCombinedDesulfurationandDenitrationTecnologyfurther research and develpment work isA

2、bstract:Thisarticledescribedthemeaningofactivatedcokecombineddesulfurationanddenitrationtecnology，andselectivelyanalysedthereactionmechanismoftheremovalofSO2/NOX，thetechnologicalprocess，theadvantagesanddisadvantages，thesituationofapplicationandthedevelpmentofthistecnology.Pointedoutthattheactivatedc

3、okecombineddesulfurationanddenitrationtecnologyachievedeffectiveremovalofSO2/NOXwithsimpleprocess，regenrationofactivatedcoke，no-waterprocudureandwithoutanyextragasheatingstep.Besides，itaccomplishedthere-utilizationofsulfurresourceswhichisinlinewithChinasnationalconditionsandhasbroadapplicationprospe

4、cts.Howeverstillneeded.Keywords:activatedcoke；desulfuration；denitration；fluegas我國的能源結構以煤炭為主，是世界上最大的煤炭生產國和消費國。大量的燃煤造成了以煤煙型為主的空氣污染，燃煤煙氣中的SO牙口NOX是大氣污染物的主要來源，也是形成酸雨和光化學煙霧的主要物質，給生態環境帶來嚴重危害。目前最有效且最常用的脫硫脫硝方法為燃燒后的煙氣脫硫脫硝。煙氣脫硫技術中應用較多的是石灰石一石膏法與濕式氨法，月硝技術則應用選擇性催化還原（SCR工藝較廣泛。這些脫硫、脫硝單獨處理的技術存在不少問題：如石灰石石膏法工藝生成的大量硫酸鹽

5、難以處理，SCR&以NH刻還原劑則存在運輸儲存困難，工藝復雜，產生二次污染等問題。因此，在經濟性、資源利用效率等方面具有明顯優勢的脫硫脫硝一體化技術成為近年來研究的熱點。活性焦聯合脫硫脫硝法除了能脫除SO牙口NOx還能同時脫除煙氣中的煙塵粒子、汞、二嗯英、味喃、重金屬、揮發性有機物及其它微量元素，同時還具有工藝簡單，成本低與可資源化利用等優點1。因此，發展活性焦煙氣聯合脫硫脫硝技術，有利于控制我國燃煤SO2和NOx排放以及經濟的可持續發展。1、活性焦聯合脫硫脫硝技術概述活性焦聯合脫硫脫硝技術是一種利用活性焦的吸附催化功能，同時脫除煙氣中的硫氧化物、氮氧化物、煙塵，并回收硫資源的干法煙氣

6、處理技術1。美國政府調查報告認為，該技術是最先進的煙氣脫硫脫硝技術2。1.1活性焦活性焦是以褐煤為主要原料研制出的一種具有吸附劑和催化劑雙重性能的粒狀物質，具有十分豐富的微孔結構，能吸附大分子、長鏈有機物。是SO2的優良吸附劑，也是NH3還原NOx的優良催化劑。作為催化劑的物質大都較一般物質具有更高程度的微孔結構，活性焦就是其中微孔結構最為發達的催化劑1。活性焦中微孔對活性焦吸附量起著支配作用，中孔和大孔一般為吸附分析的進入通道，在通道內的擴散過程的快慢也會影響吸附率的大小。活性焦的生產工藝與活性炭類似，生產設備基本相同，來源廣泛，方便大規模生產，且價格低廉，生產成本不到活性炭的50%,適于大

7、規模工業應用3o一般火電廠煙氣脫硫工藝使用的活性焦，形狀是直徑2.59mm長度2.510mm勺圓柱狀。與活性炭相比，煙氣脫硫用活性焦需要有很強的吸附能力，而且機械強度高、燃點高、透氣性好、具有較好的抗氧化性能，并可多次解吸循環使用，主要性能如下表4:表1.煙氣脫硫用活性焦主要技術指標強度(為堆密度(g/L)燃點(C)碘值(mg/g)吸附硫容(%比表面積(m2/g)耐壓強度N孔直徑(nn)孔容積(ml/g)>99600700>350>400>10150300>38011000.0512.2聯合脫硫脫硝技術煙氣脫硫脫硝一體化技術是指將脫硫、脫硝技術合并在同一個設備中進

8、行。按脫除機理不同，這些技術可分為2大類：聯合脫硫脫硝技術(CombinedSO2/NOxRemoval)和同時脫硫脫硝技術(SimultaneousSO2/NOxRemoval)。這里所提及的聯合、同時脫硫脫硝技術都是在同一個反應設備中完成的，而二者的差異在于，能否只用一種反應劑，并在不添加氨的條件下直接達到脫除的目的5。聯合脫硫脫硝技術實質上還是分兩個工藝流程分別脫除SO2ffiNOx采用NH3乍為還原劑，而同時脫硫脫硝技術才是真正意義上的一體化脫除技術。2、活性焦聯合脫硫脫硝原理目前各國學者對活性焦脫除SO才口NOx的機理研究較多，所得出的結論不盡一致，但基本能夠達成共識的是：活性焦對S

9、O才口NOx的吸附有物理吸附和化學吸附兩種方式。當煙氣中無水蒸氣和氧氣存在時，主要發生物理吸附；當有足夠量的氧氣和水蒸氣時，發生物理吸附的同時也發生化學吸附和表面反應6。2.1 脫硫反應原理活性焦脫硫是基于SO2ft活性焦表面的吸附和催化氧化。當煙氣中沒有氧和水蒸氣存在時，活性焦吸附SO2僅為物理吸附，吸附量較小：而當煙氣中有氧和水蒸氣存在時，在物理吸附之外還發生化學吸附，吸附的SO2在活性焦的催化氧化下與煙氣中的O2反應生成SO3之后再和水蒸氣反應生成硫酸，使其吸附量大為增加。在O2和水蒸氣存在時，SO改生催化氧化及下列反應：(1)(2)(3)2SO2+O2SO3SO3+H28H2SO4H2

10、SO4H2O-H2SO4-H2O總反應：2SO2+O2+4H2O>2H2SO4-H2O(4)如果將活性焦的碳元素考慮到反應中去的話,SO2的脫除機理可以用以下反應式表示7:氧的化學吸附(Oxygen chemisorpton )C+O2 一 C-O or C(O)瞬時結構(Fleeting complex )C-O - C(O)SO2的吸附(SO2 adsorption )C(O)+SO2 - C-SO3H2SO4勺形成(H2SO4 formation )活性焦的再生(Regenration)總反應(Overallreaction)O2+H2MC+H2SO4C- SO3+H28 C-H2

11、SO4C- H2SO4- C+H2SO4C+SO2+可以看出，在進行脫硫反應的時候，活性焦表面的碳元素會先與體系中存在氧氧氣形成碳一氧表面氧化物，該氧化物的結構是瞬時可變的，之后碳氧結構會參與一系列的催化氧化反應。在再生階段，生成的碳一硫酸結構會分解，碳元素重新暴露出來，可以再次進行吸附作用。2.2 脫硝反應原理在活性焦吸附脫硫系統中加入氨，可使4NQ4NH*O2-4N2+6H2O6NO38NH3-7N2+12H2ONOXf NH眩生催化還原反應8:(5)(6)值得注意的是，在有02和H2O勺條件下，加入的氨也有助于提高活性焦的脫硫活性，同時也可以降低活性焦的消耗：H2SO4 + 2NH3 -

12、 (NH4)2SO4(8)H2SO4+NH3-NH4HSO4如上反應式所示，加入的氨會與吸附二氧化硫后生成的H2SO或應生產硫酸銨和硫酸氫銨，可以在活性焦吸附飽和時在一定程度上提高脫硫效果。2.3 活性焦再生反應原理活性焦再生有水洗和加熱2種方法，水洗活性焦再生需要大量的水，而且產生酸水形成二次污染，故很少使用。活性焦再生通常是將吸附飽和的活性焦加熱到350以上，發生如下化學反應，釋放出SO21：2H2SO4C-2SO2+CO32H2O(9)3NH4HSO4>3SO2+N2+NH*6H2O(10)(NH4)2SO4-SO3+2NH*H2O(11)3SO斗2NH3-3SO2+N2+3H2O(12)SO斗C-SO2+C0(13)其中CO則表示上文中所提到的活性焦表面氧化物。從上式可以看出，當二氧化硫以硫酸形態被吸附和再生時，要消耗活性焦的碳元素來還原硫元素，而若是以硫酸氨或硫酸氫氨形態被吸附，在高溫時可直接受熱分解，可在一定程度上減少活性焦的消耗。2.4 工藝的影響因素在該工藝過程中，SO2的脫除反應優先于