活性炭與低溫氧化脫硫脫硝技術探究

文/肖玉瑋 路肖娟，河鋼邯鋼邯寶煉鐵廠燒結車間

近年來，工業、電力、交通部門排放的氮氧化合物較多，我國是電燃煤大戶，火電廠每年所消耗的煤炭總量超過50%。二氧化硫是空氣中的主要污染物，它能形成酸雨、污染土壤和水體、腐蝕建筑物，嚴重影響植物的生長。在某種程度上，隨著氮硫氧化物含量的不斷上升，使我國面臨著嚴重的影響（詳細見下表一）。

表一 SO2 對人體產生的危害

1 活性炭聯合脫硫脫硝技術概述

1.1 活性炭聯合脫硫脫硝技術

在使用活性碳聯合脫硫脫硝技術過程中，主要是使用活性炭的吸附、催化、過濾等作用。與此同時，還能有效地對煙氣中的硫氧化物、氮氧化物、粉塵進行吸附，能有效地實現硫資源回收的干燥法煙氣處理技術。活性炭聯合脫硫脫硝技術，在使用過程中它的占地面積小，而且產生的副產物可以出售、消耗的水量不高。在此過程中產生的煙氣也不需要預熱，操作較為簡單，脫除率較高，并不會誘發二次污染。

（1）脫硫原理

一般情況下，使用該項脫硫脫硝技術，它的脫硫效率可以高達84%以上（84%-92%），而脫銷效率可以高達63%以上（63%-70%）。在化學生產過程中，煙機需要通過脫硫脫硝工藝進行處理，只有達到國家或地方的標準以后才可以準予排放。主要化學反應見下：

2SO2+ O2→2SO3

SO3+ H2O→H2SO4

H2SO4+ H2O→H2SO4·H2O

（2）脫硝原理

在活性炭吸附脫硫系統裝加入氨，這時會將富含二氧化硫的活性炭進行加熱，在這個過程會釋放出二氧化硫氣體。然而后使用二級吸收塔進行二氧化硫脫除反應。在化學反應進行過程中，二氧化硫的脫除率要大于氮氧化和物。隨著化學反應不斷進行，二氧化硫的濃度逐漸增大，脫硝率逐漸降低，高濃度的二氧化硫會消耗更多的氨。常見的化學反應去下：

4NO + 4NH3+ O2→4N2+ 6H2O

1.2 活性炭脫硫脫硝的工作原理

通常情況下，所使用的活性炭材料主要是由石墨微晶組成的，它的孔結構較為復雜，孔徑分布范圍很寬，形狀是各種各樣的。活性炭中的微孔和活性炭吸附量，兩者之間有著密切的聯系，一般情況下，中孔和大孔都是吸附質分子進出的通道活性炭在進行脫硫反應中主要：包括物理吸附和化學反應吸附兩種方式，一般情況下，在沒有水蒸汽和氧氣存在過程中發生的主要是物理吸附。然而，它的字符量不高，如果煙氣中有足夠多的水蒸汽和氧氣，除了物理吸附，還會產生一定程度的化學吸附。首先，二氧化硫、氧氣、水從煙氣中逐漸擴散到活性炭顆粒的表面。其次，二氧化硫、氧氣、水會從活性炭顆粒表面繼續向內部進行擴散，直至被表面吸附。最后，在表面字符的二氧化硫、氧氣和水發生催化氧化，或者是硫酸化反應。一般情況下，在進行活性炭脫硫反應過程中，它的速度和二氧化硫，氧氣、水的濃度有著密切的聯系，如果煙氣條件，活性炭種類和性能一定時，反應速度和活性炭中二氧化碳吸附量有直接聯系，因此，要使活性炭達到較高的脫硫速度和脫硫量，必須要求活性炭再生過程具有完全性和徹底性。此外，使用活性炭脫氮過程中，目前可以使用的方法主要有吸附法、氨氣選擇性催化還原法以及炙熱碳還原法。在煙氣脫硝工藝過程中，主要使用氨氣選擇性催化還原法，主要是將氨氣，氮氧化合物和氧氣從煙氣中擴散到活性炭表面。然后，煙氣中的氣體不斷的向催化劑中的微孔表面進行擴散，最后，和被吸附在催化劑表面的氨氣進行化學反應，生成氮氣和水。然后，進入微孔之內，這時吸附下來的水和氮氣會達到活性炭外表面，然后通過主流氣體被帶走。

2 低溫氧化脫硫脫硝技術

現階段在使用低溫氧化脫硫脫硝技術過程中，主要是利用氧化劑和引起中低階氮氧化合物進行反應，生成溶于水的高階氮氧化合物，然后在反應塔內通過堿液進行吸收，達到同時脫硫脫硝的目的，使用低溫氧化脫硫脫硝技術，能有效地對鍋爐內的氣體進行處理，使其排放達到標準。脫硫效率高達90%，而脫硝效率高達85%。一般情況下，主要是利用氫氧化鎂堿性溶液作為脫硫劑吸收二氧化硫氣體，然后生成亞硫酸鎂和硫酸鎂，最終對二氧化硫進行清除。

在進行低溫氧化脫硝過程中，主要和氧化劑進行反應，生成難溶水的氮氧化合物。然后在洗滌塔或者是反應系內進行反應，然后進行吸收。將高階氧化物進行吸收，從而實現脫去氮氧化合物，這時通常使用氫氧化鎂溶液作為脫硝劑。原材料具備價格低，容易采購的優點。