固体吸附剂对烟气的治理-华南师范大学-精品课程建设网

1、固体吸附剂对烟气的治理岑永健 024424430(华南师范范大学 化学与与环境学学院 广广东广州 51000000)摘要：由于于我国工工业能源源的主要要原料是是煤炭，因因此无可可避免的的会被燃燃煤烟气气中的各各种污染染物质所所困扰。本本文从几几个方面面浅析了了几种利利用固体体吸附剂剂来治理理烟气的的方法。关键词：固固体吸附附剂；烟烟气；痕痕量重金金属；脱脱硝；脱脱硫1.前言煤炭是重要要的燃料料和化工工原料，即使在在石油占占据了能能源主导导地位的的年代，煤炭的的作用仍仍不能忽忽视。美美国每年年产煤110000Mt，用于发电的就占了约800Mt，煤炭在美国电力工业所用的各种燃料中所占的比例也最大。

2、煤炭在我国电力工业和化学工业中也扮演了突出的角色。我国1994 年发电0. 911012kWh，其中火力发电占80%，煤炭约400Mt；2000年发电量达到1.51012kWh，耗煤量将从产煤量的40%增加到70%以上1,2 。这些都说明煤炭在电力工业中所起的重要作用是其他燃料无法替代的。大量的排放放物灰尘尘、SOO2、Noxx所引起起的温室室效应、酸酸雨和臭臭氧层破破坏等环环境污染染已成为为国内外外一致关关切的、影影响人类类生存环环境的严严重问题题。近年年来燃煤煤锅炉产产生的有有毒痕量量元素对对环境的的危害亦亦越来越越被人们们所关注注。33各种种治理大大气污染染的技术术已成为为各国环环保工作

3、作者最紧紧迫的使使命。2.脱硝除除硫由于煤炭的的广泛应应用,造成了了空气中中大量存存在着SSOx 和NOxx 气体体。SOO2 排放量量中900%来源源于燃煤煤烟气;NOxx 排放放量中660%来来源于燃燃煤烟气气。硫氧氧化物(SOxx ,一一般988%99%为SO2,其余为为SO3) 和氮氮氧化物物(NOOx 一一般900 %99. 5 %为NO ,其余余为NOO2) 的排排放是形形成酸雨雨的主要要原因,它们对对人类健健康和自自然界的的生态平平衡造成成极大的的危害。4.52.1 炭炭质材料料吸附法法如图1所示示,给出活活性炭联联合脱硫硫硝工艺艺的全过过程,它主要要由吸收收、解吸吸和硫回回收三

4、部部分组成成6 。进进入吸收收塔的烟烟气温度度在12201600之间时时具有最最高的脱脱除效率率。如图图2所示,SSO2的脱除除率可达达到988%左右右,NOOx的脱脱除率在在80%左右7110。吸收收塔内由由上下两两段组成成。活性性炭在重重力的作作用下，从从第二段段的顶部部下降至至第一段段的底部部。烟气气由下而而上流过过,流经吸吸收塔的的第一段段时SOO2被脱除除,流经第第二段时时,喷入氨氨除去NNOx。图1 活活性炭工工艺联合合脱除SSO2/ NNOx 装置系系统示意意图炭质吸附材材料主要要是活性性炭和活活性焦,目前日日本最新新烟道气气脱硫脱脱硝技术术就是用用活性炭炭纤维(ACFF) 来来

5、处理11,这种脱脱硫脱硝硝法在常常温下进进行,副产物物硫酸、硫硫酸盐及及硝酸、硝硝酸盐可可以回收收利用。2.2氧化化铜吸附附法二十世纪770年代代由美国国PETTC(PPitttsbuurghh Eneergyy Teechnnoloogy Cennterr)以CuOO/-All2O3作为吸吸附剂对对同时脱脱除烟道道气中NNOx和和SO2进行了了研究,考察了了吸附温温度、流流化床床床层温度度等各种种因素的的影响12.13。在我我国,中国科科学院山山西煤炭炭化学研研究所煤煤转化国国家重点点实验室室也对此此方法进进行了研研究,但其所所采用的的载体为为活性炭炭14。CuO/-All2O3吸附- 催化

6、脱脱除SOO2、NOxx过程的的机理如如下:CuO + SOO2 + 1/ 2O22 CuuSO444NO + 4NNH3 + O2 4NN2 + 6H22O2NO2 + 44NH33 + O2 3NN2 + 6H22OCuSO44 + 1/ 2CHH4 Cuu + SO22 + 1/ 2COO2 + H2OCu + 1/ 2O22 CuuO在众多烟气气除硫技技术当中中，活性性炭法是是比较成成熟的，在在国内外外都有商商业化运运行的装装置。3. 痕量量重金属属 目目前国内内外电站站广泛使使用分级级燃烧这这种燃烧烧方式以以降低氮氮氧化物物的排放放,但是分分级燃烧烧对重金金属影响响以及分分级燃烧烧时

7、固体体吸附剂剂对重金金属元素素排放的的影响国国内外还还鲜见报报道。煤中的痕量量元素，在在煤燃烧烧过程中中，随着着温度的的升高，痕痕量元素素如Hgg、Pb、Cr、Cd等会会挥发出出来并附附着在亚亚细微米米颗粒上上，随之之排入大大气中，对对生态环环境和人人体造成成危害。亚亚细微米米颗粒在在大气中中主要以以气溶胶胶形式存存在，不不易沉降降，其化化合物不不易被微微生物降降解，可可以在人人体内沉沉积，并并可以转转化为毒毒性很大大的有机机化合物物15。国内外研究究表明固固体吸附附剂对烟烟气中的的重金属属蒸气的的清除非非常有效效. 吸附附过程是是一个包包含有吸吸附、凝凝结、扩扩散和化化学反应应的复杂杂过程1

8、619 .比比较成熟熟的做法法是在煤煤燃烧中中添加固固体吸附附剂来捕捕获重金金属。美国的T.C.HHo等20曾在流流化床燃燃烧器中中进行了了固体吸吸附剂的的相关实实验，指指出流化化床中痕痕量元素素的吸附附效率在在一定的的条件下下可以达达到955%，而而且对CCd和Pb的吸吸附效果果石灰石石要好于于沙子和和氧化铝铝。M.V.SScottto等等21研究了了固体吸吸附剂对对Cd和Pb的吸吸附机理理，实验验表明选选用的两两种吸附附剂（高高岭土和和铝土矿矿）对PPb的吸吸附效果果很好，而而对Cdd而言，铝铝土矿的的吸附效效果好于于高岭土土。华中科技大大学煤燃燃烧国家家重点实实验室22的实验验选用高高岭

9、土、CaCO3和Al2O33作为吸吸附剂。（高高岭土的的主要成成份是SSiO22、Al22O3 和少量量的Fee2O33），煤煤则选用用了河南南平顶山山烟煤和和焦作无无烟煤及及贵州六六盘水贫贫煤。其其实验结结果见表表2。表2 灰中中痕量元元素的含含量(g/gg)Tab. 2 Thhe cconttentt off trracee ellemeentss inn assh (g/gg)从表2可以以看出氧氧化铝、石石灰石和和高岭土土对Crr 有很很好的吸吸附效果果，在烟烟煤中尤尤为明显显。而对对Cd 的吸附附效果不不明显，Cd大部分随烟气逸散入大气中。高岭土对Pb 有很好的吸附作用，在烟煤中添加高

10、岭土有90.16%的Pb 留在了灰中，而未添加吸附剂时这一比例为21.38%。Hg最易挥发，几乎全部随烟气排出，在飞灰和底灰中几乎没有。4.二氧化化碳以色列Soolmeecs有有限公司司已开发发出一种种从气流流(如粉粉体工厂厂烟道气气)中萃萃取二氧氧化碳的的新工艺艺。被称为CTTSA的的工艺是是以Soolmeecs开开发出来来的合适适的固体体吸附剂剂为基础础的。这这种高空空隙率化化合物在在4565温度下下,通过化化学吸附附可从气气流中脱脱除COO2。在10001255的温度度下可以以通过活活性中心心的再生生解吸CCO2 。该工艺的总总投资大大约为6600 美元/(t(CCO2/ hh),而传统

11、统胺解吸吸工艺则则需要9900美美元。与与使用胺胺类的33540美元元/t相比比较,萃取成成本大约约低于220美元元/t CO22。成本本降低的的原因主主要是设设备简单单,动力能能耗低。Solmecs已经在实验室规模上试验了该工艺,并计划于今年建成150m3/h的中试工厂。235.结论 固固体吸附附剂在对对燃煤烟烟气的治治理方面面起到了了很大的的作用，当当中既有有能应用用于商业业运作的的成熟技技术，也也有刚刚刚投产的的新型技技术。中中国作为为燃煤大大国，在在这方面面有着广广阔的前前景和发发展空间间。目前前生态环环境日益益恶化，人人们对保保护地球球，绿色色产品与与绿色技技术的呼呼声日益益高涨，固

12、固体吸附附剂在环环保领域域中的应应用将会会进一步步发展。参考文献1王汉臣臣.大气保保护与能能源利用用M.北京京:中国环环境科学学出版社社,19992.2缪应祺祺.全球大大气污染染与工业业防毒技技术JJ.江江苏工学学院学报报,19992,13(44):992-996.3张振桴桴,樊金串串,晋菊芳芳等.煤中砷砷,铅,铍,铬等元元素的存存在状态态.燃料化化学学报报,19992,20 (2) :22062111.4 化工工部造纸纸化学信信息站.造纸化化学品.19994,(4):175刘程.表面活活性剂应应用手册册.北京:化学工工业出版版社,119955,444346116 ITTOY,FUJJIMOO

13、TOTT.Naagaooka O.MMitssui22BF simmulttaneeouss SOOx aand NOxxremmovaal ssysttemA.Prooceeedinngs of thee niinthh syympoosiuum oon fluue ggas dessulpphurrisaatioonCC.PPaloo Allto , CCA , USSA , Ellecttricc Poowerr Ressearrch Insstittutee,19986.8.331-88.433.7 ANNDO J .Fllue gass clleanningg teechnnoloo

14、gy of thee woorldd RR.TTokyyo ,Jappan : CCoall Miininng RReseearcch IInsttituute , 119900.8 ANNDO J.CCoall uttiliizattionn annd eenviironnmenntall prroteectiion reccentt deevellopmmentts iin JJapaanRR . Tookyoo,Jaapann:Ceenteer ffor Coaal UUtillisaatioon,119911.9ANDDO JJ,KAAPLAANN.Reccentt deevellop

15、mmentts iin SSO2 annd NNOx abaatemmentt teechnnoloogy in Jappan andd Chhinaa AA . Prroceeediingss off thhe ffirsstcoombiinedd fllue gass deesullfurrizaatioon aand dryy SOO2 coontrrol symmpossiumm C . Pallo AAltoo,CAA,USSA,EElecctriic PPoweer RReseearcch IInsttituute,19889.11.955-1.1122.10ANNDO J,SSE

16、DMMAN C BB. SStattus of aciid rrainn annd SSO2 annd NNOx abaatemmentt teechnnoloogy in JappanA . PProcceeddinggs oof tthe tennth sypposiium on fluue ggas dessulpphurrisaatioonCC.PPaloo Allto,CA,USAA,Ellecttricc Poowerr Ressearrch Insstittutee,19987.2.445-22.666.秦梦华.纸纸浆中树树脂及其其障碍控控制.北京:中国轻轻工业出出版社,1999

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