基于中温烟气多污染物控制的烟气脱硫实验

中温（200～400℃）烟气多污染物一体化脱除方法能够实现烟尘、NO_x、SO₂一体化脱除,在当前环境问题日趋严峻的背景下具有一定的发展前景。氢氧化钙作为该方法的一种潜力脱硫剂,在中温条件下进行烟气中SO₂脱除的实验研究较少,针对该情况,在自制实验系统上探究了不同因素对SO₂脱除效果的影响,研究表明,在实验室自制的固定床实验系统下,烟气成分中水蒸气、CO₂、NO_x、O₂等的存在会对脱硫产生抑制,升高温度对SO₂脱除有一定促进作用。对吸附产物进行了XRD、SEM等表征,验证了化学吸附机理,氢氧化钙在该温度区间会逐渐分解形成氧化钙,促进SO₂的吸附与内扩散,使得脱硫效果提高。研究结果为进一步提高脱硫效果,提高氢氧化钙活性,并为下一步实现中温下烟气多污染物一体化脱除奠定基础。     

基于气-液传质强化的湿法烟气脱硫CFD模拟研究

针对燃煤电厂烟气脱硫过程中,高硫煤燃烧产生的高含硫烟气高效脱硫难题,通过计算流体力学(CFD)开展了钙法烟气SO₂高效脱除研究,提出了基于塔内筛板构件及喷淋系统优化的多手段耦合增效方法。建立了宏观脱硫塔尺度下涵盖喷淋吸收-筛板鼓泡吸收的SO₂多形式吸收脱除耦合模型,获得了浆液下落过程中的pH及SO₂吸收速率变化规律,并研究了湍流构件对脱硫塔内的气液混合流动、相内相间传质、浆液内部化学反应等过程的影响机制。探究了筛板对于脱硫塔脱除效率的强化机制,并进一步开展了筛板布置位置优化设计研究。同时,针对脱硫塔喷淋系统开展了优化设计研究,通过对比研究获得了喷淋系统优化后布置方案。基于所提出的脱硫塔多手段耦合增效方法,研究了包括液气比、浆液粒径及入口烟气SO₂浓度等不同参数影响下的脱硫塔SO₂脱除性能,发现通过塔内筛板构件及喷淋系统优化多手段协同增效后,可实现不同工况下脱硫塔SO₂脱除效率提升3%～8%。     

高级氧化法在烟气脱硫脱硝脱汞中的应用研究进展

近年来,面对大气污染日益严峻的现状,用于燃煤烟气中SO₂、NO_x和Hg⁰的控制技术的研发显得尤为关键。鉴于高级氧化法在污水处理领域较好的应用效果,对于将其用于烟气处理的研究也已展开。本文主要从高级氧化法用于单独脱硝、脱汞和同时脱硫脱硝以及三者联合脱除这4个方面进行了较为详细的综述。重点分析了光催化氧化、蒸发Fenton试剂、多相催化剂、UV/Fenton技术等氧化法在烟气处理领域的研究现状。分析表明,通过对诸多影响因素以及催化剂选择和改性等方面的试验与调控,可使SO₂、NO_x和Hg⁰的脱除率达到90%左右甚至更高的水平,但仍然存在着·OH自由基量难控制以及脱除效率难维持等问题。由此指出,在今后对于将高级氧化法用于燃煤烟气联合脱除的研究中,需要进一步尝试基于多方法融合的完整、稳定、高效脱硫脱硝脱汞的新思路。     

碳材料吸附脱除二氧化硫性能的影响因素

选用了7种不同物理化学特性的碳材料,分别为活性炭-1 (比表面积1779m²/g)、活性炭-2 (比表面积970m²/g)、多孔纳米炭-1 (平均孔径14nm)、多孔纳米炭-2 (平均孔径85nm)、多孔纳米炭-3 (平均孔径4.7nm,掺氮)、多孔纳米炭-4 (平均孔径4.1nm,不掺氮)和纳米碳纤维。在对比这7种不同的碳材料的物理化学特性与其脱硫性能的基础上,研究材料的物理化学特性、脱硫温度、反应空速等因素对碳材料吸附脱除SO₂性能的影响。结果表明,碳材料吸附脱除SO₂的性能受材料的比表面积、孔隙结构、表面官能团、脱硫温度和反应空速的综合影响。不同的碳材料中,材料的孔隙结构和表面官能团对材料的脱硫性能影响很大,以微孔结构为主的碳材料SO₂去除率较高,以介孔结构为主的碳材料脱硫容量较高;随着脱硫温度升高,碳材料的吸附脱硫性能降低;随着反应空速降低,碳材料的吸附脱硫性能升高。本研究中,多孔纳米炭NCP-10的吸附脱除SO₂性能最好,能在室温下保持100%的...     

热处理对凹凸棒石结构及其脱硫性能的影响

凹凸棒石是一种性能优良的吸附材料,对小分子极性气体具有很好的吸附性,适宜的煅烧处理可以提高其吸附活性。考察了凹凸棒石经过不同条件热处理后对烟气中SO₂吸附性能的变化行为。利用XRD、BET和TPD等方法表征了凹凸棒石脱硫剂在热处理过程中的结构变化。探讨凹凸棒石脱硫剂的结构特性与其脱硫性能的内在关系。研究发现：凹凸棒石的微观晶体结构随热处理温度的升高呈现显著的阶段性变化,而SO₂吸附实验结果表明,这种结构变化的程度与凹凸棒石表面不同形态水分子的脱除密切相关。随着热处理温度的升高,凹凸棒石对SO₂的吸附量呈现先增大后减少的趋势;凹凸棒石的表面吸附水和沸石水的存在占用大量的吸附位,对SO₂的吸附是不利的;而结晶水的存在对SO₂的吸附是有利的。     

冷凝法回收烟气吸附脱硫解吸气中SO2工艺参数的影响规律研究

烟气中SO₂具有高回收价值,在吸附法净化烟气过程中,可采用冷凝法对解吸气中SO₂提纯为高纯度液态产品。基于邯钢烧结机烟气活性炭吸附脱硫工艺中的富硫解吸气,进行了冷凝法回收SO₂的实验研究。重点考察了SO₂气源浓度、压力和冷凝温度等工艺参数对回收率和冷凝排出气SO₂浓度的影响。结果显示,回收率随气源浓度、压力的升高和冷凝温度的减小而升高;排出气SO₂浓度是压力的-1次幂函数,并随冷凝温度的降低而呈指数型函数降低;设计冷凝器时要以可能出现的最高浓度为设计依据,实际生产时应结合预期回收率确定合理的压力上限,尽量采用以低压策略为基础降低温度的措施提升回收率。研究结果可为烟气吸附脱硫过程中SO₂的资源化提供参考。     

等速升温流态化下CaO/生物质焦的SO2/NO联合脱除特性

燃煤锅炉污染物超低排放标准对电厂脱硫和脱硝系统提出了更高的要求。CaO作为脱硫剂可以实现循环流化床锅炉烟气中SO₂的高效脱除,焦炭作为还原剂直接还原NO,同时CaO的存在对焦炭还原NO起催化作用,可以实现燃煤烟气中SO₂/NO的联合脱除。为了探究连续温度变化对CaO/生物质焦联合脱硫脱硝性能的影响,在钙循环捕集CO₂技术背景下,研究了等速升温流态化下CaO/生物质焦的SO₂/NO联合脱除特性。探究了烟气中O₂和CO₂对CaO/椰壳焦脱除SO₂/NO的影响。结果表明,O₂通过对椰壳焦表面碳原子的活化作用降低了异相还原NO温度,在300~950℃等速升温过程中CaO/椰壳焦的NO脱除效率逐渐增加,780℃以上能实现100%脱硝。O₂也提高了CaO/椰壳焦的脱硫效率。CO₂与CaO的碳酸化反应以及与椰壳焦的气化反应对同时脱除SO₂/NO有明显抑制作用。O₂和CO₂共同作用下,在500~800℃内CaO/椰壳焦的脱硝效率随温度升高而增加,脱硫效率先降低后升高。NO促进了CaO/椰壳焦脱除SO₂,而SO₂对脱硝有抑制作用。800℃时CaO/椰壳焦同时脱除SO₂和NO的效率分别为97.7%和93.9%。     

新型催化法脱硫技术工业化应用

近期,四川大学国家烟气脱硫工程技术研究中心开发的新型催化法技术已进入大规模工业化实施阶段。该技术以炭材料为载体负载活性催化组分制成脱硫催化剂,该催化剂既具有活性炭的吸附功能,又具有催化功能,烟气中的SO₂、H₂O、O₂被吸附在催化剂孔隙中,在活性组分催化作用下,SO₂转化为H₂SO₄,生成的硫酸富集在炭基孔隙内,当脱硫一段时间后孔隙内硫酸达到饱和,经水洗再生使催化剂恢复脱硫能力,同时副产w（H₂SO₄）30%左右的稀硫酸。该技术具有以下优点:a.工艺流程短,整个反应可在一个塔     

超低排放燃煤电厂中SO3的迁移及脱除特征

燃煤烟气中的SO₃会对机组运行及大气环境造成不利影响。为研究燃煤电厂SO₃排放特征,本文采取异丙醇吸收法对某300MW超低排放机组污染物控制装置进出口SO₃采样,以分析SO₃在燃煤机组中的迁移及脱除特性。结果表明：炉膛燃烧过程以及选择性催化还原装置（selective catalytic reduction,SCR）均将部分SO₂转化为SO₃,炉膛燃烧生成SO₃的质量浓度为SO₂的0.86%,SCR内SO₂/SO₃转化率为0.45%。烟气经过空气预热器,SO₃浓度降低了5.7%;静电除尘器（electrostatic precipitator,ESP）脱除SO₃效果较差,主要由于ESP内烟温在110℃以上,H₂SO₄酸雾凝结量较少;双级湿法脱硫装置（wet flue gas desulfurization,WFGD）对SO₃脱除效率达到81.3%,比国内单级脱硫装置SO₃脱除效果高30%～50%;湿式静电除尘器（wet electrostatic precipitator,WESP）脱除SO₃效率为23.0%。机组烟囱排放SO₃质量浓度为2.025mg/m³（标准）,SO₃排放因子EF为0.034kg/t。     

臭氧氧化结合硫代硫酸钠溶液喷淋同时脱硫脱硝

采用臭氧氧化结合湿法喷淋硫代硫酸钠溶液的方法开展模拟烟气同时脱硫脱硝实验研究。结果表明,采用臭氧氧化结合Na₂S₂O₃-NaOH溶液湿法喷淋可以实现NO_x和SO₂协同脱除:在O₃/NO摩尔比为1.1～1.2时,溶液中Na₂S₂O₃浓度的增加会提高系统的NO_x脱除效率,烟气中SO₂的存在会促进NO_x的脱除,当SO₂浓度为1030 mg·m^-3、2.0%Na₂S₂O₃溶液作为喷淋液时可实现较高的SO₂脱除效率,同时NO_x脱除效率可达70%以上;喷淋液pH在2.5～9范围内变化时提高浆液pH有利于NO_x的脱除,当pH 9时脱硝效率可达75%。180 min连续同时脱硫脱硝实验结果表明,硫代硫酸钠可有效促进NO_x的脱除,并实现SO₂较高的脱除效率,同时可实现系统同时脱硫脱硝连续稳定运行,喷淋吸收后烟气中NO_x的主要转化产物为NO₂^-, 该方法作为一种有效的同时脱硫脱硝技术,具有一定的工业应用推广前景。     

富氧燃烧烟气压缩净化及高浓度CO2制备工艺研究

富氧燃烧技术是目前最有可能大规模推广和商业应用的碳捕集与封存技术之一,其中,烟气压缩净化及CO₂提纯对于整个富氧燃烧系统至关重要。然而,目前研究多聚焦于富氧燃烧后烟气压缩净化的工艺验证,而对烟气压缩纯化各单元运行特性的研究仍不深入,特别是烟气压缩净化过程杂质污染组分的迁移转化、系统运行参数与污染物脱除效率的关联仍不明确。且现有研究对净化后烟气的深度提纯及高浓度CO₂制备的关注也相对较少,直接关系到富氧燃烧系统运行经济性。因此,针对富氧燃烧烟气净化及CO₂提纯需求,系统探究了富氧燃烧烟气压缩纯化过程SO₂、NO_x吸收脱除以及CO₂深度提纯等各子系统的运行特性,其中SO₂与NO_x脱除采用压缩-酸液吸收,CO₂深度提纯采用低温精馏。结果表明:通过烟气净化可实现SO₂脱除效率达100%,NO脱除效率达99%,同时实现纯度为99.99%的食品级液态CO₂制备。烟气净化过程中,气相反应占据主导,提高压力可缩短反应时间;当SO₂吸收塔运行压力超过0.8 MPa时,SO₂脱除效率可达100%;当NO吸收塔运行压力超过3.0 MPa时,NO排放浓度可达超低排放标准。CO₂提纯过程中,提高压力会降低液体CO₂纯度。SO₂吸收塔运行压力为1.6 MPa、NO吸收塔运行压力为3.0 MPa、CO₂提纯塔运行压力为3.8 MPa时,系统整体功耗最低,为0.37 MJ/kg。     

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Hg⁰的吸附能力，探索了SO₂、H₂O、O₂、CO₂、H₂O+O₂、SO₂+O₂及H₂O+SO₂+O₂气氛对活性焦吸附Hg⁰的影响机理。结果表明：一步法获得的活性焦对Hg⁰具有较高的吸附性能。N₂气氛作对比，H₂O、H₂O+O₂、CO₂和SO₂气氛下抑制活性焦对Hg⁰的吸附；O₂、SO₂+O₂和H₂O+SO₂+O₂促进活性焦对Hg⁰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Hg⁰的抑制和促进机理。H₂O覆盖在活性焦活性位上和堵塞孔隙而抑制活性焦对Hg⁰的吸附；SO₂与Hg⁰在活性焦上发生竞争吸附而抑制对Hg⁰的吸附；CO₂ 吸附在活性焦微孔上而抑制对Hg⁰的吸附；O₂气氛下主要形成了HgO, SO₂+O₂气氛下Hg⁰被氧化成HgSO₃，进一步氧化成HgSO₄； H₂O+SO₂+O₂气氛下，Hg⁰被氧化成HgO和HgSO₄。     

离子液体水溶液吸收模拟烟气中SO2

建立了一套放大脱硫装置, 利用该装置研究了乙醇胺乳酸盐([MEA]L)水溶液在不同条件下吸收SO₂的性能, 确定出了较优的实验条件, 并在该条件下进行吸收-解吸SO₂循环实验。研究结果表明:烟气中SO₂的去除率随[MEA]L中水分的增加而增加;SO₂的去除率随着气液比的减少而增加, 在气液比为420, SO₂浓度为2850～14280 mg·m^-3范围内时, 出口烟气中SO₂浓度均小于285 mg·m^-3, 满足排放标准;烟气中的CO₂对[MEA]L水溶液吸收SO₂没有影响;利用蒸汽对富液进行解吸再生, 解吸后的贫液可以继续使用, 并且仍具有很高的SO₂去除率。     

钙镁氧化物及氢氧化物脱除SO3协同防治催化剂低温失活

在实验室中试台架上,开展了Ca(OH)₂、CaO、Mg(OH)₂和MgO四种碱基吸附剂粉体喷射脱除烟气SO₃的实验,研究了碱基吸附剂脱除烟气SO₃的影响因素,探究了碱基吸附剂脱除SO₃技术对选择性催化还原（SCR）催化剂硫酸氢铵失活温度的影响。采用比表面积法（BET）、傅里叶红外光谱（FTIR）等手段对吸附剂进行表征,以判断吸附产物和吸附机理。结果显示：碱基氢氧化物吸附剂的SO₃脱除效果优于碱基氧化物吸附剂;Mg基吸附剂优于Ca基吸附剂;当烟气中SO₃浓度为35μL/L时,Mg(OH)₂含量为600mg/m³时具有最高的SO₃脱除效率,达到95%左右。对低温失活后的SCR催化剂进行FTIR表征证实了催化剂表面硫酸氢铵的生成。此外,通过碱基吸附剂降低烟气中SO₃浓度后,SCR催化剂在低温时的失活得到了显著缓解,可明显降低SCR催化剂的硫酸氢铵失活温度约20℃,有助于挖掘机组调峰深度。     

Influence of process parameters of condensation on the recovery of SO2 in desorption gas from flue gas adsorption desulfurization

SO₂ in the flue gas has high recovery value. In the process of adsorption purification of flue gas, condensation method can be applied to purify SO₂ in the desorbed gas into high-purity liquid product. In this paper, an experimental study on the recovery of SO₂ with condensation method was carried out by using the SO₂-rich desorbed gas as the feed gas with the concentration of 7%—12% in Handan Steel sintering machine desulfurization process. The effects of process parameters such as the SO₂ concentration of the feed gas, condensation pressure and temperature on the recovery rate and the SO₂ concentration in the exhaust gas from the outlet of the condenser were investigated. The results show that the recovery rate increases with increasing SO₂ concentration in the source gas and condensation pressure, and decreasing condensation temperature. The SO₂ concentration in the exhaust gas is a -1 power function of the pressure, and decreases exponentially as condensation temperature decreasing. The highest possible inlet SO₂ concentration should be used as the design basis for the condenser. In practice, the reasonable upper limit of pressure should be determined in conjunction with the expected recovery rate, and the strategy of reducing condensation temperature at low-pressure level for increasing the SO₂ recovery rate should be adopted. The research results can provide reference for the resource utilization of SO₂ in the process of flue gas adsorption and desulfurization.     

Systematic investigation of SO2 adsorption and desorption by porous powdered activated coke: Interaction between adsorption temperature and desorption energy consumption

Porous carbon materials have been widely used for the removal of SO₂ from flue gas. The main objective of this work is to clarify the effects of adsorption temperature on SO₂ adsorption and desorption energy consumption. Coal-based porous powdered activated coke (PPAC) prepared in the drop-tube reactor was used in this study. The N₂ adsorption measurements and Fourier transform infrared spectrometer analysis show that PPAC exhibits a developed pore structure and rich functional groups. The experimental results show that with a decrease in adsorption temperature in the range of 50–150?℃, the adsorption capacity of SO₂ increases linearly; meanwhile, the adsorption capacity of H₂O increases, resulting in the increase in desorption energy consumption per unit mass of adsorbent. The processes of SO₂ and H₂O desorption were determined by the temperature-programmed desorption test, and the desorption energies for each species were calculated. Considering the energy consumption per unit of desorption and the total amount of adsorbent, the optimal adsorption temperature yielding the minimum total energy consumption of regeneration is calculated. This study systematically demonstrates the effect of adsorption temperature on the adsorption–desorption process, providing a basis for energy saving and emission reduction in desulfurization system design.     

CeO2表面氧化转移FCC烟气中SO2的反应过程

为提高Ce基脱硫助剂对石油加工过程中流化催化裂化（FCC）烟气深度脱硫效果,采用实验与密度泛函理论（DFT）探究了SO₂、O₂在CeO₂表面的反应过程。通过60℃、200℃反应温度下SO₂、O₂与CeO₂的反应,对反应前后CeO₂样品的XRD、IR、XPS谱图比较分析,探索S、Ce的价态变化和相对含量转变规律,从而推测SO₂可能的反应路径。基于密度泛函理论模拟构造了O₂单分子和SO₂、O₂双分子在CeO₂（111）和MgAl₂O₄（111）O空位表面可能产生的吸附构型;利用LST/QST方法搜索SO₂氧化反应过程,计算各步反应能垒。结果表明CeO₂（111）相比MgAl₂O₄（111）具有更好的SO₂催化效果,其中CeO₂在反应中起到了晶格O传递作用,并进一步推断SO₃的脱附过程是整个反应的速率控制步骤。