固體吸附劑對(duì)煙氣的治理華南師范大學(xué)-課程建設(shè)網(wǎng)

固體吸附劑對(duì)煙氣的治理岑永健024424430(華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院廣東·廣州510000)摘要：由于我國(guó)工業(yè)能源的主要原料是煤炭，因此無可避免的會(huì)被燃煤煙氣中的各種污染物質(zhì)所困擾。本文從幾個(gè)方面淺析了幾種利用固體吸附劑來治理煙氣的方法。關(guān)鍵詞：固體吸附劑；煙氣；痕量重金屬；脫硝；脫硫1.前言煤炭是重要的燃料和化工原料，即使在石油占據(jù)了能源主導(dǎo)地位的年代，煤炭的作用仍不能忽視。美國(guó)每年產(chǎn)煤1000Mt，用于發(fā)電的就占了約800Mt，煤炭在美國(guó)電力工業(yè)所用的各種燃料中所占的比例也最大。煤炭在我國(guó)電力工業(yè)和化學(xué)工業(yè)中也扮演了突出的角色。我國(guó)1994年發(fā)電0.91×1012kW·h，其中火力發(fā)電占80%，煤炭約400Mt；2000年發(fā)電量達(dá)到1.5×1012kW·h，耗煤量將從產(chǎn)煤量的40%增加到70%以上[1,2]。這些都說明煤炭在電力工業(yè)中所起的重要作用是其他燃料無法替代的。大量的排放物灰塵、SO2、Nox所引起的溫室效應(yīng)、酸雨和臭氧層破壞等環(huán)境污染已成為國(guó)內(nèi)外一致關(guān)切的、影響人類生存環(huán)境的嚴(yán)重問題。近年來燃煤鍋爐產(chǎn)生的有毒痕量元素對(duì)環(huán)境的危害亦越來越被人們所關(guān)注。[3]各種治理大氣污染的技術(shù)已成為各國(guó)環(huán)保工作者最緊迫的使命。2.脫硝除硫由于煤炭的廣泛應(yīng)用,造成了空氣中大量存在著SOx和NOx氣體。SO2排放量中90%來源于燃煤煙氣;NOx排放量中60%來源于燃煤煙氣。硫氧化物(SOx,一般98%～99%為SO2,其余為SO3)和氮氧化物(NOx一般90%～99.5%為NO,其余為NO2)的排放是形成酸雨的主要原因,它們對(duì)人類健康和自然界的生態(tài)平衡造成極大的危害。[4.5]2.1炭質(zhì)材料吸附法如圖1所示,給出活性炭聯(lián)合脫硫硝工藝的全過程,它主要由吸收、解吸和硫回收三部分組成[6]。進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度在120℃～160℃之間時(shí)具有最高的脫除效率。如圖2所示,SO2的脫除率可達(dá)到98%左右,NOx的脫除率在80%左右[7～10]。吸收塔內(nèi)由上下兩段組成。活性炭在重力的作用下，從第二段的頂部下降至第一段的底部。煙氣由下而上流過,流經(jīng)吸收塔的第一段時(shí)SO2被脫除,流經(jīng)第二段時(shí),噴入氨除去NOx。乘圖摔1先活性炭工溫藝聯(lián)合脫除帆SO訪2抱/NO老x培裝置系統(tǒng)示經(jīng)意圖梢炭質(zhì)吸附材括料主要是活懂性炭和活性請(qǐng)焦楊,活目前日本最炕新煙道氣脫磨硫脫硝技術(shù)酸就是用活性群炭纖維宏(A者CF)唉來處理驅(qū)[敵11餡]磁,跑這種脫硫脫施硝法在常溫載下進(jìn)行泳,墾副產(chǎn)物硫酸塌、硫酸鹽及科硝酸、硝酸厲鹽可以回收牛利用。高2.2氧化丈銅吸附法攏二十世紀(jì)候70蠅年代由美國(guó)罷PETC(孕Pitts他burgh絹劃Energ誤yTec省hnolo土gyCe天nter)殖以名CuO/麻γ如-Al掏2叫O爭(zhēng)3辣作為吸附劑淺對(duì)同時(shí)脫除搏煙道氣中泥NOx美和泡SO賭2占進(jìn)行了研究勉,名考察了吸附蔽溫度、流化里床床層溫度滾等各種因素土的影響度[質(zhì)12.13禽]今。在我國(guó)孔,式中國(guó)科學(xué)院政山西煤炭化領(lǐng)學(xué)研究所煤慨轉(zhuǎn)化國(guó)家重供點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也貫對(duì)此方法進(jìn)沈行了研究即,筋但其所采用百的載體為活蛾性炭灑[楊14銀]轟。返CuO/悲γ紹-Al跡2云O琴3遙吸附丸-戶催化脫除乖SO暢2抽、臨NOx指過程的機(jī)理留如下鈔:知CuO+摟SO漠2辯+1/夠2O歡2仗疏——偵CuSO瓦4筍4NO+貓4NH改3酷+O洋2暫暈——黑4N掘2擦+6H焰2岡O蘇2NO號(hào)2饞+4N簽H懸3尤+O拼2還厭——惹3N幼2敗+6H裕2購(gòu)O激CuSO極4仰+1/另2CH勢(shì)4丙洲——頂Cu+醋SO檢2祖+1/消2CO蛋2邊+H剃2北O(jiān)大Cu+乞1/2O宜2洋看——彎CuO其在眾多煙氣杰除硫技術(shù)當(dāng)招中，活性炭家法是比較成絮熟的，在國(guó)櫻內(nèi)外都有商兄業(yè)化運(yùn)行的悉裝置。伏3.痕量趣重金屬找目卡前國(guó)內(nèi)外電今站廣泛使用蕩分級(jí)燃燒這兇種燃燒方式痛以降低氮氧疤化物的排放怖,需但是分級(jí)燃關(guān)燒對(duì)重金屬燒影響以及分件級(jí)燃燒時(shí)固錄體吸附劑對(duì)伸重金屬元素美排放的影響捐國(guó)內(nèi)外還鮮賊見報(bào)道。雷煤中的痕量費(fèi)元素，在煤邪燃燒過程中宏，隨著溫度召的升高，痕橋量元素如喘Hg保、毛Pb塑、咳Cr頓、便Cd些等會(huì)揮發(fā)出窩來并附著在果亞細(xì)微米顆驕粒上，隨之餐排入大氣中癥，對(duì)生態(tài)環(huán)貿(mào)境和人體造做成危害。亞境細(xì)微米顆粒唇在大氣中主蹦要以氣溶膠稱形式存在，刮不易沉降，簽其化合物不鑄易被微生物鋤降解，可以匹在人體內(nèi)沉鏈積，并可以厲轉(zhuǎn)化為毒性護(hù)很大的有機(jī)扇化合物快[1夜5安]分。兆國(guó)內(nèi)外研究漫表明固體吸姨附劑對(duì)煙氣灣中的重金屬骨蒸氣的清除來非常有效掛.測(cè)吸附過程是鹿一個(gè)包含有百吸附、凝結(jié)辰、擴(kuò)散和化逆學(xué)反應(yīng)的復(fù)跌雜過程陡[1靈6～19謠]尚.比較成熟備的做法是在胡煤燃燒中添荒加固體吸附肯劑來捕獲重賽金屬。揀美國(guó)的您帳o侍等蝴[2丘0收]娛曾在流化床畏燃燒器中進(jìn)社行了固體吸嚷附劑的相關(guān)窩實(shí)驗(yàn)，指出父流化床中痕鬧量元素的吸神附效率在一槐定的條件下盒可以達(dá)到煮95%膀，而且對(duì)耀Cd陳和鋪Pb盟的吸附效果曲石灰石要好妥于沙子和氧綿化鋁。謹(jǐn)害cotto瞎等遇[撕21六]躁研究了固體干吸附劑對(duì)殺Cd瘡和州Pb份的吸附機(jī)理惹，實(shí)驗(yàn)表明反選用的兩種長(zhǎng)吸附劑（高填嶺土和鋁土拆礦）對(duì)亂Pb遲的吸附效果才很好，而對(duì)驅(qū)Cd鞭而言，鋁土縫礦的吸附效栗果好于高嶺拿土。廊華中科技大襖學(xué)煤燃燒國(guó)嘆家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)串室皺[22]普的實(shí)驗(yàn)選用扭高嶺土、簽CaCO勇3溫和覽Al鈔2先O解3煎作為吸附劑黑。（高嶺土箏的主要成份歪是這SiO拖2燭、憶Al2O喬3瞎趁和少量的融Fe2O頂3毒），煤則選與用了河南平發(fā)頂山煙煤和僅焦作無煙煤退及貴州六盤亮水貧煤。其舍實(shí)驗(yàn)結(jié)果見竹表2。俗表玩2診勞灰中痕量元新素的含量誦(反μ持g/g)費(fèi)Tab.婆2疑The辣conte震ntof嘴trac丟eele場(chǎng)ments囑ina慕sh(褲μ寫g/g)路從表2可以膚看出氧化鋁餐、石灰石和批高嶺土對(duì)牛Cr礎(chǔ)有很好的吸歉附效果，在河煙煤中尤為箭明顯。而對(duì)箭Cd瑞的吸附效果窩不明顯，雞Cd竹大部分隨煙巖氣逸散入大廊氣中。高嶺壞土對(duì)氏Pb標(biāo)有很好的吸榮附作用，在通煙煤中添加他高嶺土有穿90.16棟%本的唉Pb且留在了灰中車，而未添加花吸附劑時(shí)這低一比例為慌21.38斷%龜。逼Hg虜最易揮發(fā)，胖幾乎全部隨都煙氣排出，尊在飛灰和底券灰中幾乎沒蛾有。仍4.二氧化獅碳狐以色列便Solme譽(yù)cs屋有限公司已兇開發(fā)出一種魄從氣流(如據(jù)粉體工廠煙晉道氣)中萃鄰取二氧化碳隱的新工藝。圾被稱為捎CTSA具的工藝是以熔Solme隨cs議開發(fā)出來的駝合適的固體分吸附劑為基膠礎(chǔ)的。這種落高空隙率化桶合物在沸45向～抄65乓℃哈溫度下塘,蠶通過化學(xué)吸鋼附可從氣流叢中脫除御CO即2暗。在遙100參～思125收℃團(tuán)的溫度下可割以通過活性倒中心的再生虜解吸居CO匆2丙愧。次該工藝的總輪投資大約為肢600童美元景/(t(C存O染2酷/h))輪,低而傳統(tǒng)胺解鑼吸工藝則需擔(dān)要告900賤美元。與使色用胺類的阿35濟(jì)～適40假美元付/t銅相比較敞,穗萃取成本大捉約低于欲20培美元障/tCO息2李。成本降低門的原因主要乏是設(shè)備簡(jiǎn)單壁,綁動(dòng)力能耗低渴。碎Solme棄cs變已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)雷室規(guī)模上試積驗(yàn)了該工藝牙,理并計(jì)劃于今殲?zāi)杲ǔ啥?50m較3教/h兆的中試工廠割。林[23]5.結(jié)論擱固失體吸附劑在責(zé)對(duì)燃煤煙氣諸的治理方面棕起到了很大市的作用，當(dāng)連中既有能應(yīng)莫用于商業(yè)運(yùn)舍作的成熟技它術(shù)，也有剛代剛投產(chǎn)的新范型技術(shù)。中吉國(guó)作為燃煤納大國(guó)，在這唇方面有著廣類闊的前景和事發(fā)展空間。錢目前生態(tài)環(huán)奶境日益惡化挺，人們對(duì)保朱護(hù)地球，綠姑色產(chǎn)品與綠俗色技術(shù)的呼槍聲日益高漲臥，固體吸附遙劑在環(huán)保領(lǐng)握域中的應(yīng)用屋將會(huì)進(jìn)一步眠發(fā)展。參考文獻(xiàn)通1熟王漢臣迅.蚊大氣保護(hù)與播能源利用惱[M].加北京積:疼中國(guó)環(huán)境科江學(xué)出版社塑,1992傻.跌2吳繆應(yīng)祺社.段全球大氣污預(yù)染與工業(yè)防腔毒技術(shù)慧[J].備江蘇工學(xué)院山學(xué)報(bào)浮,1992博,跨13主(4):9丑2-96.協(xié)3英張振桴嶺,思樊金串擁,線晉菊芳等圾.死煤中砷庭,巖鉛烏,怖鈹脫,糊鉻等元素的穩(wěn)存在狀態(tài)祖.徹燃料化學(xué)學(xué)浮報(bào)潑,1992夫,能20頭(2):弱206駁～馬211.乎4化工筒部造紙化學(xué)府信息站腰.鄭造紙化學(xué)品壇.1994增,(4):劣1蠟～燙7磨5劉程療.控表面活性劑謝應(yīng)用手冊(cè)取.灣北京炊:伴化學(xué)工業(yè)出騾版社庭,1995修,443島～蘆461銳6燈葵桶ITOY,顫FUJIM屬OTOT.儉Nagao養(yǎng)ka腐閑O.Mit院sui2B述Fsim桐ultan袋eous僅SOxa六nd骨員NOxre騾moval質(zhì)syst拴em[A]鑰.Proc少eedin旅gsof磁the舟ninth次symp倘osium王on失舒flue押gasd摔esulp捎huris岡ation早[C].P為aloA野l(fā)to,含CA,冬USA習(xí),Ele醒ctric臥Powe趣r舉昨Resea筐rchI雜nstit昂ute,1伍986.8研.31-8痰.43.丟7恰AND塔O逝穗J抹市.Flue虧gas拋clean叉ingt竹echno涼logy炸ofth攝ewor截ld[R煎].Tok架yo,J瓶apan蹦:Coa著lMin列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