1、活性焦聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)宋丹（中國(guó)人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京100872）摘要：本文介紹了活性焦聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)的含義，重點(diǎn)分析了其脫除機(jī)理、工藝流程、優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用情況與發(fā)展前景，指出該技術(shù)可以有效地脫除煙氣中的SO才口NOX,工藝簡(jiǎn)單，活性焦可以再生，脫除過程基本不耗水，無須對(duì)煙氣進(jìn)行加熱，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)硫的資源化利用，是適合我國(guó)國(guó)情的煙氣脫硫脫硝技術(shù)，但仍需進(jìn)一步的開發(fā)和研究。關(guān)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(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。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(xué)煙霧的主要物質(zhì)，給生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)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(shù)中應(yīng)用較多的是石灰石一石膏法與濕式氨法，月硝技術(shù)則應(yīng)用選擇性催化還原（SCR工藝較廣泛。這些脫硫、脫硝單獨(dú)處理的技術(shù)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(yùn)輸儲(chǔ)存困難，工藝復(fù)雜，產(chǎn)生二次污染等問題。因此，在經(jīng)濟(jì)性、資源利用效率等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)的脫硫脫硝一體化技術(shù)成為近年來研究的熱點(diǎn)。活性焦聯(lián)合脫硫脫硝法除了能脫除SO牙口NOx還能同時(shí)脫除煙氣中的煙塵粒子、汞、二嗯英、味喃、重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物及其它微量元素，同時(shí)還具有工藝簡(jiǎn)單，成本低與可資源化利用等優(yōu)點(diǎn)1。因此，發(fā)展活性焦煙氣聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)，有利于控制我國(guó)燃煤SO2和NOx排放以及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。1、活性焦聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)概述活性焦聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)是一種利用活性焦的吸附催化功能，同時(shí)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(shù)1。美國(guó)政府調(diào)查報(bào)告認(rèn)為，該技術(shù)是最先進(jìn)的煙氣脫硫脫硝技術(shù)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(zhì)，具有十分豐富的微孔結(jié)構(gòu)，能吸附大分子、長(zhǎng)鏈有機(jī)物。是SO2的優(yōu)良吸附劑，也是NH3還原NOx的優(yōu)良催化劑。作為催化劑的物質(zhì)大都較一般物質(zhì)具有更高程度的微孔結(jié)構(gòu)，活性焦就是其中微孔結(jié)構(gòu)最為發(fā)達(dá)的催化劑1。活性焦中微孔對(duì)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(jìn)入通道，在通道內(nèi)的擴(kuò)散過程的快慢也會(huì)影響吸附率的大小。活性焦的生產(chǎn)工藝與活性炭類似，生產(chǎn)設(shè)備基本相同，來源廣泛，方便大規(guī)模生產(chǎn)，且價(jià)格低廉，生產(chǎn)成本不到活性炭的50%,適于大

7、規(guī)模工業(yè)應(yīng)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(zhǎng)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(qiáng)的吸附能力，而且機(jī)械強(qiáng)度高、燃點(diǎn)高、透氣性好、具有較好的抗氧化性能，并可多次解吸循環(huán)使用，主要性能如下表4:表1.煙氣脫硫用活性焦主要技術(shù)指標(biāo)強(qiáng)度(為堆密度(g/L)燃點(diǎn)(C)碘值(mg/g)吸附硫容(%比表面積(m2/g)耐壓強(qiáng)度N孔直徑(nn)孔容積(ml/g)>99600700>350>400>10150300>38011000.0512.2聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)是指將脫硫、脫硝技術(shù)合并在同一個(gè)設(shè)備中進(jìn)

8、行。按脫除機(jī)理不同，這些技術(shù)可分為2大類：聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)(CombinedSO2/NOxRemoval)和同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)(SimultaneousSO2/NOxRemoval)。這里所提及的聯(lián)合、同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)都是在同一個(gè)反應(yīng)設(shè)備中完成的，而二者的差異在于，能否只用一種反應(yīng)劑，并在不添加氨的條件下直接達(dá)到脫除的目的5。聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)實(shí)質(zhì)上還是分兩個(gè)工藝流程分別脫除SO2ffiNOx采用NH3乍為還原劑，而同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)才是真正意義上的一體化脫除技術(shù)。2、活性焦聯(lián)合脫硫脫硝原理目前各國(guó)學(xué)者對(duì)活性焦脫除SO才口NOx的機(jī)理研究較多，所得出的結(jié)論不盡一致，但基本能夠達(dá)成共識(shí)的是：活性焦對(duì)S

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

10、SO4H2O-H2SO4-H2O總反應(yīng)：2SO2+O2+4H2O>2H2SO4-H2O(4)如果將活性焦的碳元素考慮到反應(yīng)中去的話,SO2的脫除機(jī)理可以用以下反應(yīng)式表示7:氧的化學(xué)吸附(Oxygen chemisorpton )C+O2 一 C-O or C(O)瞬時(shí)結(jié)構(gòu)(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(yīng)(Overallreaction)O2+H2MC+H2SO4C- SO3+H28 C-H2

11、SO4C- H2SO4- C+H2SO4C+SO2+可以看出，在進(jìn)行脫硫反應(yīng)的時(shí)候，活性焦表面的碳元素會(huì)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(jié)構(gòu)是瞬時(shí)可變的，之后碳氧結(jié)構(gòu)會(huì)參與一系列的催化氧化反應(yīng)。在再生階段，生成的碳一硫酸結(jié)構(gòu)會(huì)分解，碳元素重新暴露出來，可以再次進(jìn)行吸附作用。2.2 脫硝反應(yīng)原理在活性焦吸附脫硫系統(tǒng)中加入氨，可使4NQ4NH*O2-4N2+6H2O6NO38NH3-7N2+12H2ONOXf NH眩生催化還原反應(yīng)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(shí)也可以降低活性焦的消耗：H2SO4 + 2NH3 -

12、 (NH4)2SO4(8)H2SO4+NH3-NH4HSO4如上反應(yīng)式所示，加入的氨會(huì)與吸附二氧化硫后生成的H2SO或應(yīng)生產(chǎn)硫酸銨和硫酸氫銨，可以在活性焦吸附飽和時(shí)在一定程度上提高脫硫效果。2.3 活性焦再生反應(yīng)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(chǎn)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(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)，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(dāng)二氧化硫以硫酸形態(tài)被吸附和再生時(shí)，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(tài)被吸附，在高溫時(shí)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(yīng)優(yōu)先于