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烧结烟气氨法联合活性炭协同脱硫脱硝研究

2018-06-04 17:34编辑:acetocafe.com人气:


北极星环保网讯:摘要:为实现铁矿烧结烟气SO2和NOx协同减排,采用氨法联合活性炭对烧结烟气进行协同脱硫脱硝研究。结果表明,在经氨法预先脱除SO2后,仅凭活性炭单级吸附就能获得70%以上的脱硝率。氨法联合活性炭法脱硝的机理是由于逃逸的NH3与活性炭表面的C-OH官能团结构发生化学吸附反应,最终生成了N2和H2O。针对目前已有氨法脱硫装置的烧结厂而言,只需在脱硫喷淋塔后直接连接单级活性炭吸附塔,即可达到99%以上的脱硫率和70%以上的脱硝率,不仅可大幅降低设备投资成本,还可解决氨的逃逸和二次环境污染的问题。

1前言

钢铁工业是重要基础产业,对我国经济设的发展发挥着巨大的作用。但是,我国钢铁工业至今仍是高污染工业。钢铁行业废气中二氧化硫排放量占全国的9.8%左右,氮氧化物的排放量占全国的10%左右。氨法脱硫工艺在我国钢铁企业烧结烟气脱硫中应用较广泛,该工艺具有较高的脱硫率。但该工艺存在氨逃逸和吸收塔周边产生气溶胶污染的问题,并且在较高的烟气温度、和较高SO2及NO质量浓度的烟气条件下,难以满足更高的烟气脱硫脱硝效率的要求。活性炭法是国内在烧结尾气同时脱硫脱硝上获得应用且效率较高,在单级吸附的前提下,脱硫率大于98%,脱硝效率也能达到35%~50%。但该工艺脱硝过程中需要氨的参与,并要求限制烟气温度不超过120℃,并且需要两级吸附才能确保80%以上的烟气脱硝率,因而整体投资偏高,制约了其大规模的推广应用。

是否能利用氨法高效脱硫能力先一步脱除烟气中绝大部分的SO2,释放活性炭本来用于吸附SO2的孔容和官能团,同时利用氨法不可避免产生的逃逸氨,在无需外加氨源的前提下,强化活性炭法的脱硝能力。此外,高温烟气经氨法处理后,烟气温度完全能满足活性炭法对烟气温度的要求,可以避免活性炭的局部烧损、微孔结构改变等现象和活性炭吸附容量下降,延长活性炭的使用周期;同时也可以避免现有活性炭法必须对大烟道风温采取兑冷风的控温措施,减少对烧结工艺本身的影响。因此,本文开展氨法结合活性炭单级吸附的烧结烟气联合脱硫脱硝技术研究,考查该联合工艺的脱硫脱硝效率,揭示两者的协同耦合效应,为目前采用氨法脱硫工艺的钢铁企业选择适宜脱硝工艺提供理论指导和技术参考。

2原料及研究方法

2.1实验原料

本论文研究是在实验室配气系统中进行配气,模拟国内某钢铁公司烧结厂烧结烟气性质,其中模拟烧结烟气的成分为NO、SO2、N2、O2,所需的主要试剂及气体见表1。本实验所用活性炭由郑州竹林活性炭开发公司生产,其理化性能见表2。

烧结烟气氨法联合活性炭协同脱硫脱硝研究

烧结烟气氨法联合活性炭协同脱硫脱硝研究

2.2实验器材

实验所需的主要器材见表3。实验中采用烟气分析仪检测烟气中各组分的质量浓度,pH计主要用于测定吸收液的pH值而磁力驱动泵用于喷淋塔中吸收液的循环输送。雾化器则用于将添加剂喷入到烟气中。气体流量计和减压阀用于模拟烧结烟气的配制,而液体流量计用于调节吸收液的喷淋量。

2.3试验方法

分别考察单一活性炭体系以及氨法一活性炭法联合体体系的脱硫脱硝。

单一活性炭脱硫脱硝实验系统主要由模拟烟气系统、活性炭吸附系统和烟气检测系统3部分构成(见图1)。氨法联合活性炭法体系实验系统则由模拟烟气系统、烟气氧化系统、喷淋塔、活性炭吸附塔和烟气检测系统五部分构成,该实验系统是在预氧化强化氨法同时脱硫脱硝实验系统的基础上增加活性炭吸附装置(见图2)。模拟烟气系统由配气装置和气体加热装置组成。烟气检测系统主要装置为烟气分析仪,用于检测模拟烧结烟气中各组分的质量浓度。尾气吸收瓶主要用于吸收反应后烟气中残余的NO和SO2。

烧结烟气氨法联合活性炭协同脱硫脱硝研究

单一活性炭脱硫脱硝试验时,先将活性炭装入吸附塔中,吸附塔为圆柱体形状,内径尺寸为74mm,在烟气流量一定的前提下,通过调整活性炭装入高度来调整空速(单位时间单位体积催化剂处理的气体量)。本论文中采用体积空速,其值为烟气体积流量(20℃,m˙h-1)/活性炭体积(1TI),可简化为h~,反映的是物料在催化剂床层的停留时间。空速越大,停留时间越短,反应深度降低,装置处理能力越大;空速越小,停留时间越长,反应深度增高,但处理量减小。在确定相应空速后,再打开气体钢瓶减压阀进行模拟烧结烟气配气,经标定后的烟气通过加热炉(型号HX一1000)加热后进人活性炭吸附塔,烟气温度140℃,烟气流速0.36m/s,烟气与活性炭发生吸收脱除反应。烟气经活性炭脱硫脱硝反应前后的各组分浓度进行在线测定。烟气中各组分的质量浓度同样是待活性炭吸附脱除反应趋于稳定后5min内的平均浓度为计量。

(来源:网络整理)

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