粉状活性焦在双层滤料颗粒床中的脱硫试验研究

在双层滤料颗粒床模型试验台上对粒径为300～400目的粉状活性焦进行了脱硫试验,研究了温度、O2和水蒸气体积分数、气体流速、再生次数对脱硫效果的影响。试验结果表明,温度为120℃、O2体积分数为8%、水蒸气体积分数为10%条件下,脱硫效果最好;粉状活性焦在双层滤料颗粒床中经过7次重复吸附,达到硫饱和吸附量为66.2mg/g。粉状活性焦再生试验表明,随着再生次数的增加,粉状活性焦的脱硫性能呈下降趋势。

不同烟气组分对粉状活性焦吸附汞的影响机理

在模拟燃煤热烟气为热源和介质条件下,以准东褐煤为原料,通过一维沉降炉进行炭化活化(一步法)制备粉状活性焦,考察了活性焦对Hg^0的吸附能力,探索了SO_2、H_2O、O_2、CO_2、H_2O+O_2、SO_2+O_2及H_2O+SO_2+O_2气氛对活性焦吸附Hg^0的影响机理。结果表明:一步法获得的活性焦对Hg^0具有较高的吸附性能。N_2气氛作对比,H_2O、H_2O+O_2、CO_2和SO_2气氛下抑制活性焦对Hg^0的吸附;O_2、SO_2+O_2和H_2O+SO_2+O_2促进活性焦对Hg^0的吸附。通过Hg 4f的XPS分析证明了不同气氛组成对活性焦吸附Hg^0的抑制和促进机理。H_2O覆盖在活性焦活性位上和堵塞孔隙而抑制活性焦对Hg^0的吸附;SO_2与Hg^0在活性焦上发生竞争吸附而抑制对Hg^0的吸附;CO_2吸附在活性焦微孔上而抑制对Hg^0的吸附;O_2气氛下主要形成了HgO, SO_2+O_2气氛下Hg^0被氧化成HgSO_3,进一步氧化成HgSO_4; H_2O+SO_2+O_2气氛下,Hg^0被氧化成HgO和HgSO_4。

准东煤基粉状活性焦对烟气中汞的吸附及再生性能研究

以准东褐煤为原料,在模拟热解气下,通过一维沉降炉分别进行炭化、先炭化后活化(两步法)及同时炭化活化(一步法)制备粉状活性焦。一步法相比于其他两种方法制备活性焦,优势在于系统工艺简单,制备速度快,投资、运行成本低。并针对活性焦对Hg^0的吸附能力进行研究,比较了不同制焦的方式对Hg0的吸附性能的影响,考察了在O2,SO2和SO2+O2气氛下活性焦对Hg0吸附性能,进一步探索了乏焦的高温、微波解吸及对Hg^0的二次吸附规律。结果表明:一步法获得的活性焦样品具有大的比表面积、微孔比表面积和丰富的CO官能团,因此等量的活性焦对Hg^0的吸附性能优于炭化、两步法,其3h的吸附量分别为6.53,3.62和5.41μg/g;O2提供活性焦表面上活性氧位,进而促进Hg^0在活性焦表面吸附,SO2抑制Hg0的吸附,主要因为SO2与Hg^0在活性焦上发生竞争吸附,但是SO2与O2同时存在时,在活性焦上进一步形成具有强氧化性的SO4^2-,促进Hg0的化学吸附;微波下,15 min内吸Hg0活性焦解吸完全,其解吸速率大于高温解吸速率,高温、微波解吸后的活性焦进行二次吸附,微波解吸后其吸附量大于高温解吸后的活性焦,其3 h的吸附量分别为5.962和7.280μg/g,说明微波对活性焦再生具有促进的作用,其原因是在微波解吸过程对活性焦具有再活化和促进微孔生成。

快速制备粉状活性焦烟气脱硫系统的数值研究

基于快速制备粉状活性焦(rapid preparation amorphous powder actirated coke,RAC)的焦化模型和脱硫模型,使用ASPEN Plus软件对RAC的烟气脱硫系统进行数值模拟研究。仿真获得基本设计工况下3个关键气流即锅炉烟气、脱硫后烟气和焦炉再生气的组分,计算并验证了工艺系统的质量守恒、元素守恒和能量守恒。详细计算并讨论超低排放条件下的关键参数对活性焦消耗量、脱硫回收率和持焦量的影响。研究结果为烟气脱硫系统的优化设计提供了理论依据。

褐煤基粉状活性焦制备小试试验初步研究

活性焦烟气脱硫是资源化脱硫的主要技术之一,针对目前成型颗粒活性焦移动床脱硫工艺存在的活性焦成本高的约束性问题,提出并开发了煤粉快速炭化活化一步法制备脱硫用粉状活性焦(以下简称粉焦)的工艺方法。基于实验室基础研究数据搭建了30 kg/h级粉焦产量的小试试验装置及系统,进行了褐煤快速制备粉焦的初步试验,并将小试结果与沉降炉机理试验结果比较分析。在小试条件下,蒙东褐煤制备粉焦的产率为38%,低于机理试验得率;粉焦孔隙以微孔为主,且微孔孔容及比表面积优于2组机理试验制得的粉焦;粉焦2 h的SO2吸附量(质量分数)为6.1%,低于2组机理试验结果,应为小试与机理粉焦粒径和孔隙结构差异导致;小试制焦副产热解气中可燃气CO+H2+CH4的体积分数为7.3%,高于2组机理试验热解气中可燃气的体积分数。小试结果初步验证了低阶煤快速制备脱硫用粉焦工艺的可行性。

活性焦对汞的脱除性能研究

以新疆黑山煤为原料,通过一维沉降炉制备粉状活性焦。通过比表面积测试和扫描电子显微镜考察了活性焦的物理性质和表面形貌,并通过鼓泡床对活性焦吸附Hg0的吸附效率进行研究,结果表明:活性焦比表面积为402.1 m2/g,微孔比表面积占总比表面积的77.5%,平均孔径为2.10 nm,烧蚀率为42.18%;3 h内活性焦对Hg0的平均吸附效率为85%。进一步通过高温解吸考察了吸附Hg0后的活性焦解吸规律,并对解吸出来的Hg0进行深度固化,系统分析了HgS合成的影响因素,结果表明:活性焦对Hg0主要以物理吸附为主,也有一定量的化学吸附;O2对HgS的合成没有明显的促进作用,水蒸气和SO2对HgS的合成具有抑制作用。

不同性能滤料负载活性焦脱硫脱硝的实验研究

通过固定床试验,分别研究了HBT、玻纤贴面芳砜纶、P84三种不同性能滤料负载粉状活性焦脱硫脱硝的效率,以及经实验优选得到的HBT滤料负载粉状活性焦在80~100℃温度范围、6%~10%的氧气体积比、6%~10%的水蒸气体积比和0~6的氨氮比条件下对脱硫脱硝的影响,探索了滤料负载粉状活性焦达到最佳脱硫脱硝效果的工艺参数。结果表明:滤料负载粉状活性焦的脱硫脱硝效率高于其单独脱硫脱硝效率的代数和;当反应温度在100℃时、氧气体积比和水蒸气体积比在8%时达到最佳脱除效果;其中水蒸气体积比和氨氮比分别对脱硫、脱硝影响较大。