活性焦到底是什么,三分钟告诉你答案
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活性焦吸附法活性焦法脱硫技术已经有近四十年研究应用历史,早期的技术研究及应用主要集中在德国、日本、美国等。
目前,国外已有规模为120×104m3/h的活性焦法脱硫装置及装机容量为300MW的同时脱硫脱硝装置,600MW活性焦干法烟气脱硫装置。
活性焦吸附法是西德BF(Bergbau-Forschung)公司在1967年开发的,日本的三井矿山(株)公司根据日本的环境标准对其进行了改进,吸收了西德BF公司的成功经验,于1981年到1983年进行了1000/ Nm3h-1规模的试验,在此基础上又于1984年10月在自家的燃煤电厂建立了处理能力3万/ Nm3h-1的工业试验装置。
经过改进和调整,达到长期、稳定、连续地运转,脱硫率几乎100%,脱氮率在80%以上,被日本通商产业省认定为第一号商品化装置。
(根据设备运转结果,获得了各种资料,肯定了该技术,并定名为三井BF法。
同时建立了3000/ta-1成型活性焦的商品化制造厂。
在我国1991年,由辽宁省环境保护科学研究所承担“同时脱硫脱氮综合利用一体化”项目,并于2001年通过了辽宁省科技厅技术鉴定。
该成果主要在三井BF方法基础上进行改进,利用我国煤炭特点(灰分高>10%)研制出活性焦,其比表面积低,强度高,脱硫率90%,脱氮率80%,并且初期脱硫率、脱氮率均高于三井BF法,取得满意效果。
该法是用活性焦进行烟气吸收的同时脱硫和脱氮。
SO2是通过活性焦的微孔催化吸附作用,生成硫酸储存于焦碳微孔内,通过热再生,生成总量虽少,但含SO2浓度很高气体,根据需要再去转换成各种有价值的副产品,如高纯硫磺、液态SO2、浓硫酸、化肥等。
NOx是在加氨的条件下,经活性焦的催化作用生成水和氮气再排入大气。
该工程的主要设备是脱硫脱氮塔,活性焦在塔内由上往下移动,烟气横向交叉通过活性焦炭层,因此烟气中的尘也被除掉。
活性焦和活性炭是不同的两种炭质吸附材料。
活性炭的综合强度(耐压、耐磨损、耐冲击)低,而且表面积大,若用移动床,因吸附、再生往返使用损耗大,存在着经济性问题,因此人们研究出比活性炭比表面积小,但强度高的成型活性焦炭,具有更好的脱硫、脱氮性能,用于烟气吸收的同时脱硫脱氮。
活性焦干法烟气脱硫技术
工艺原理
SO2
净化技术。
吸附SO2
释放出浓度大于20%的SO2混合气体,活性焦恢复吸附性能,重新投入吸附塔循环使用。
活性焦再生过程中产生的高浓度SO2混合气体通过成熟的工艺技术可用于生产硫酸等含硫化工产品。
系统组成及工艺流程
活性焦脱硫系统由活性焦吸附脱硫装置、解吸再生系统、脱硫剂输送系统和SO2气体加工处理系统组成。
烟气通过活性焦吸附脱硫装置被净化而排空。
吸附SO2达到饱和的活性焦移动至解吸再生系统加热再生。
再生中回收的高浓度SO2混合气体送入副产品转换设备。
解吸过的活性焦经筛选后由脱硫剂输送系统送入吸附脱硫装置而再次进行吸附。
破损活性焦颗粒经输送系统进入锅炉燃烧。
模块化设计
根据活性焦脱硫技术的特点,脱硫装置采用模块化设计思想,使不同容量的锅炉脱硫时进行较为简单的模块组合,提高了工程效率。
系统布置
脱硫系统安装于除尘器与烟囱之间。
脱硫装置由吸附反应器、再生反应器构成,采用一体化布置。
烟气从烟道进入脱硫装置净化以后,返回烟道排空。
在装置进出口烟道和装置旁路烟道上设置了关闭挡板风门,通过控制挡板风门,可方便地投入或切除该装置。
脱硫风机用于克服吸附反应器对烟气的阻力,整个脱硫装置与原有烟气并联布置,
呈一个相对独立的脱硫岛。
SO2气体加工处理根据情况可以相对独立布置。
活性焦烟气脱硫技术相关技术资料一、生产工艺生产工艺:活性焦的生产方法是按重量百分比将褐煤与焦煤混合并粉碎制得煤粉,加入煤焦油和水基乳化剂捏合制成煤膏,煤膏经液压挤条制成条状颗粒,在炭化炉中一次完成烘干、炭化,在具有氧化氛围的活化炉中,通入水蒸汽活化制成活化料,活化料经自然氧化形成具有丰富表面官能团结构的活性焦。
用褐煤作为制作活性焦的主原料,不仅价格相对便宜,所制作活性焦的性能除具有强度高,中孔发达和同时脱硫脱硝的特点外,还可在脱硫脱硝的同时应用于烟气除尘。
大约1.5T至2.1T生产一吨活性焦。
二、活性焦烟气脱硫技术成本国内目前已投入连续稳定运行的某工业活性焦干法脱硫装置年运行成本分析见表2。
以此计算,活性焦的消耗占烟气脱硫技术总成本的约65%,是影响活性焦脱硫技术经济性能的关键因素。
由试验研究和实际运行表明,活性焦的消耗主要包括两部分,其一为脱附再生反应时消耗的活性焦,其二为活性焦颗粒在移动床自上而下移动时因为磨损消耗的数量。
一般而言,磨损消耗的活性数量与其质量紧密相连,活性焦质量差则消耗高,使脱硫成本增加。
因此,降低烟气脱硫技术成本的主要途径是提高活性焦性能,尤其是提高其耐压强度和耐磨强度,同时又不降低其脱硫性能,从而降低活性焦的消耗和生产成本。
目前,可以采用的主要工艺方法包括配煤技术,通过配煤技术改善活性焦的原料性能,达到改善孔隙结构和吸附脱附性能的目的;另外,也可以通过工艺参数的改变或采取添加催化剂的方法,以达到提高脱硫用活性焦综合使用性能的目的,以降低活性焦在烟气脱硫过程中的使用成本,从而最终降低烟气脱硫技术成本。
三、活性焦干法烟气脱硫技术应用情况目前活性焦干法烟气脱硫技术在电厂应用中,主要是在一些小型机组上使用,如5万千瓦、10万千瓦,最大的30万千瓦机组。
目前国内尚无投产运行使用此技术的大型机组。
在建的主要是神华在锡林浩特市的胜利电厂,规模是2×660MW空冷超临界机组。
整个活性焦干法烟气脱硫系统招标价8亿元。
活性焦吸附活性焦吸附是一种固体吸附剂,可广泛应用于环境保护、工业废气净化等领域。
然而目前其在国内的应用仅限于少数厂家生产的特定产品上,并没有大规模的推广。
本文对活性焦吸附的发展进行了初步探讨。
活性焦吸附的原理在于它的强吸附能力和高度分散性,由于材料中活性基团结构不同,因此吸附功能也有所差异。
分子筛具有很好的晶格稳定性,对水和氧气的吸附量较小,可达99%;而活性炭具有较强的分子筛性,吸附容量比分子筛高3~4倍,但也只能达到80%~90%。
两者都为低浓度污染物吸附剂,吸附容量随着污染物浓度增加而下降,这是因为低浓度时污染物与吸附剂的结合机会相对较少,而且吸附性能对污染物浓度更敏感。
因此分子筛具有良好的潜在价值,而活性炭的吸附作用则要看污染物的性质、形态和气体流速等外部条件的影响。
活性焦吸附正是充分利用了活性炭分子筛的特性,通过引入活性焦作为过渡金属的原子结构缺陷,采用一系列表面改性技术获得了活性焦粉末。
然而活性焦吸附的应用却面临着极大的挑战。
首先,由于活性焦粉末的粒径较大( 5μm以上),比表面积较小,微孔结构较多,吸附剂与吸附质之间存在着巨大的表面能差,使吸附平衡趋于动态,需要消耗大量的外界能量来维持吸附过程。
另外,由于吸附剂的分散性较差,很难形成均匀的多孔膜结构,造成吸附剂表面缺陷严重,从而阻碍了与吸附质之间的接触。
这些因素导致活性焦吸附剂应用范围受到限制,主要应用于中低浓度的气体净化。
如今,随着新型吸附剂的出现和不断完善,活性焦的吸附效果也逐渐显露出来。
西安交通大学开发的活性焦粉末对甲醛和二氧化碳等气体有较强的吸附能力,适用于低浓度的气体净化,吸附效率可达95%以上。
日本岛津公司将活性焦的分子筛性质与自由基催化剂结合,实现了活性焦在吸附除臭、脱硫脱硝、有机物降解等方面的广泛应用。
这表明,活性焦材料不仅可以吸附某些废气,还可以作为催化剂来去除其他污染物。
因此,我们认为未来活性焦将成为活性炭的重要补充,在很多情况下,甚至会取代活性炭。
活性焦烟气净化技术及其在我国的应用前景
活性焦烟气净化技术及其在我国的应用前景
活性焦烟气净化技术是利用活性焦的吸附、催化功能对烟气进行深度净化的干法处理技术,可达到同时脱硫脱硝的目的.通过加热再生活性焦,可获得高浓度的SO2气体,用于生产硫酸、液体二氧化硫或硫磺,有效回收硫资源.该技术具有流程简单、占地面积小、无二次污染、费用低、应用范围广等特点.从机理、流程及经济可行性等方面对该技术进行了分析.针对我国国情及硫资源状况,提出活性焦烟气净化技术在我国有着良好的应用前景.
作者:翟尚鹏刘静杨三可曾艳肖友国Zhai Shangpeng Liu Jing Yang Sanke Zeng Yan Xiao Youguo 作者单位:翟尚鹏,刘静,曾艳,肖友国,Zhai Shangpeng,Liu Jing,Zeng Yan,Xiao Youguo(南京电力自动化设备总厂,环保部,江苏,南京,210003)
杨三可,Yang Sanke(贵州宏福实业开发有限总公司,贵州,福泉,550501)
刊名:化工环保ISTIC PKU英文刊名:ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY 年,卷(期):2006 26(3) 分类号:X7 关键词:活性焦烟气脱硫脱硝废气处理。
热电厂生产运营过程中往往会产生大量的二氧化硫,不仅严重着威胁人们的身体健康,而且还造成了自然环境污染。
随着可持续发展理念的深入,各个领域积极倡导节能减排,因此热电厂节能降耗势在必行。
通过科学地运用烟气脱硫除尘技术,加大对烟气脱硫除尘的应用研究,而且在脱硫的过程中需要一些原料,那么这些原料都有哪些呢,接下来就为大家详细的讲解一下,希望对大家有所帮助。
近年来,热电厂快速发展,其对于推动各地区社会经济发展发挥了重要作用,然而其造成的大气污染问题也受到人们的广泛关注。
烟气脱硫除尘是推动热电厂节能减排的重要技术,当前很多热电厂的烟气脱硫除尘都存在问题,结合热电厂的实际生产运营情况,采取科学、有效的烟气脱硫除尘技术,加强烟气脱硫除尘处理,降低能量损耗,实现热电厂的节能减排。
脱硫工艺有很多种,电厂脱硫技术常用的是石灰石/石灰湿法脱硫工艺,湿法烟气脱硫工艺采用价廉易得的石灰石或石灰作为脱硫吸收剂,石灰石经特殊处理,研磨成细成粉状与水混合搅拌制成吸浆液。
在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的硫化物与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应,最终反应产物为石膏。
目前石灰湿法脱硫技术已经十分成熟、应用也很广泛、运机器运转也很稳定。
除了石灰石以外,还有很多原料都可以用于热电厂脱硫。
1、氧化镁。
氧化镁法主要是对烟道气体使用氧化镁浆液进行脱硫,热电厂烟气和氧化镁浆液接触发生化学反应会产生硫酸镁和亚硫酸镁,然后再配合碳粉,利用还原作用产生氧化镁。
这种氧化镁脱硫法可获取二氧化硫,并且可以直接加工成硫酸。
2、Na2CO3溶液。
主要利用Na2CO3溶液,二氧化硫和Na2CO3溶液发生化学反应,生成亚硫酸氢钠和亚硫酸钠,并且亚硫酸氢钠和亚硫酸钠可以直接溶解在水中,不会引起脱硫除尘设备发生结垢问题,但是无法回收利用亚硫酸盐,只能转变为废气液体。
3、活性焦。
活性焦是一种重要的吸附剂,其具有更加优越的吸附容量和性能,并且热稳定性较好,即使将这种活性焦吸附剂放在800摄氏度的高温环境中也可以保持没有损坏,所以其具有持续的吸附活力。
活性焦脱硫我国是能源消耗大国,近些年,因工业废气排放的二氧化硫给大气污染同时也带来巨大的经济损失,与此同时,二氧化硫的大量排放,也导致了我国硫资源的大量损失。
我国硫资源相对匮乏,每年都需要进口硫磺用于制酸。
活性焦烟气脱硫工艺,采用活性焦作为脱硫剂,吸附脱除烟气中的二氧化硫,脱硫的同时还能实现硫资源的回收,有着良好的环保效益和经济效益。
活性焦是一种新型的吸附材料,主要的制作原料是煤炭。
和活性炭相比,活性焦的成本比较低,比表面积也相对较小,其还有很多方面的优点,比如孔隙结构比较好、表面基团种类较多、化学性更加稳定、热稳定性较好等,活性焦还有负载性能和还原性能,不但能够当作高分散催化体系,还可以当作还原剂使用。
活性焦法脱硫脱硝除尘一体化技术原理脱硫原理SO2+1/2O2+H2O=H2SO42H2SO4+C=2SO2+CO2+2H2O在活性焦催化作用下,烟气中的SO2在一部分氧和水参与反应下转化为硫酸吸附于活性焦微孔中。
吸附饱和的活性焦经加热再生,获得浓度>15%的SO2气体,回收硫资源。
活性焦恢复活性后循环使用。
脱硝原理4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2=3N2+6H2O活性焦作为催化剂,按适宜的氨氮比加入NH3,发生选择性催化还原反应,将NOx还原成N2和H2O。
明晟环保活性焦脱硫脱硝工艺特点:1.脱硫效率高(98%以上),脱硝效率最高可达89%以上;2.双级净化塔结构,提高活性焦利用率,同步降低消耗量;3.再生塔结构优化,提高换热效果;4.新型物料输送系统,减少活性焦损耗;5.再生加热方式多元化,降低运行成本;6.装置设备占地面积小,设备国产化,建设周期短;活性焦脱硫是一种先进的干法脱硫技术,整个脱硫过程不用水,无废水,废渣等二次污染问题,随着环保的要求日益增高,活性焦干法烟气脱硫越来越受到社会的关注。
明晟环保以“循环经济和低碳环保”为理念,愿和您携手共创绿水青山。
目录1、活性焦联合脱硫脱硝技术 (1)1.1脱硫用活性焦的制备 (2)1.2活性焦原料配比对活性焦性能的影响 (2)1.3活性焦联合脱硫脱硝技术的工业应用 (2)2、活性焦脱除S02和NO,的机理 (3)2.1活性焦烟气联合脱硫脱硝技术工艺流程 (4)3、影响活性焦性能的因素 (4)3.1温度对脱硫效果的影响 (4)3.2水蒸气及氧气含量对脱硫性能的影响 (4)3.3活性焦改性对脱硫效果的影响 (5)4、联合脱硫脱硝技术的特点 (5)5、活性焦工艺的经济性分析 (5)6、结语 (6)近20年是烟气中S02和N0X同时脱除技术发展最快的时期。
按脱除机理不同,这些技术可分为2大类,即同时脱硫脱硝(Simultaneous S02/ N0x Removal)技术和联合脱硫脱硝(Co mbined S02/NOxRemoval)技术。
同时脱硫脱硝技术是指用一种吸附剂在同一过程内将烟气中的S02和NOx同时脱除的技术,如钙基同时脱硫脱硝技术。
另外,应用电场技术的烟气净化方法也在研究、开发之中,如电子束法、电晕放电法等技术。
目前,同时脱硫脱硝技术的相关研究大都处于试验研究阶段,离大规模工业化应用尚有一定距离。
活性焦脱硫就是一种能实现同时脱硫脱硝除尘的技术。
1、活性焦联合脱硫脱硝技术活性焦是以煤炭为原料生产的一种新型炭材料,其生产过程与活性炭基本相同,但生产条件、原料、配方和主要设备结构与活性炭生产工艺差别很大,均需要根据活性焦的特点进行改进。
近年来,日本、德国、美国等国以及我国的煤炭科学研究总院相继开发出了综合强度高、比表面积较小的活性焦。
活性焦是S02的优良吸附剂,也是NH3还原NO的优良催化剂。
目前,已经开发的脱硫脱硝催化剂及其使用温度见表一表一脱硫脱硝催化剂及其使用温度活性焦能在110?150乞时将NO催化还原成%和1120,此温度范围恰好在工业锅炉烟气排放温度范围内,因此,无需对烟气加热。
活性焦烟气脱硫脱硝技术无二次污染,可循环使用,脱除效率高。
国内活性焦市场调研综述活性焦是以煤炭为原料生产的一种新型吸附材料。
目前,工业使用的活性焦为直径5mm或9mm的圆柱状活性焦。
与常规活性炭不同,活性焦是一种综合强度(耐压、耐磨损、耐冲击)比活性炭高、比表面积比活性炭小的吸附材料。
与活性炭相比,活性焦具有更好的脱硫、脱硝性能,且使用过程中,加热再生相当于对活性焦进行再次活化,使其脱硫、脱硝性能还会有所增加。
日本于1985年掌握了活性焦生产技术。
目前,日本JFE钢铁株式会社开发出一套采用废木材、废塑料或有机废物为原料生产活性焦的技术。
该技术的特点是碳化过程产生的高热质的气体得到有效利用,生产成本低,生产出的杏核状活性焦用于移动床活性焦脱硫脱硝工艺,系统阻力和运行磨耗均降低。
提高活性焦的硫容和强度,降低活性焦的生产成本是各国研究的重点和难点。
20世纪90年代初,我国企业引进了日本的活性焦生产技术。
首先是宁夏银川活性炭厂与日本可乐丽公司合作,采用宁夏太西无烟煤为原料联合开发出脱硫用9mm圆柱状活性焦,每年向日本出口数千吨;山西部分活性炭厂家采用日本三井重工或我国煤炭科学研究总院的技术,以山西本地烟煤为原料生产脱硫脱硝用活性焦,也销往日本;河南也有部分活性炭厂家以当地褐煤为原料研制出脱硫活性焦。
由此可见,活性焦生产技术在我国已基本成熟,多种煤种可用于生产脱硫活性焦。
活性焦由于生产原材料为煤炭,所以其生产厂家分布区间大致为与我国传统产煤区相符,主要分布在山西、宁夏、内蒙、河南、河北等省市,且其市场相对饱和,仅河南巩义市就分布有大大小小十数家活性炭活性焦生产厂家。
目前市场上较大的生产企业有伊东煤化公司(内蒙古鄂尔多斯市)、山西新华活性炭有限公司(山西太原市)、宁夏中优活性炭有限公司(宁夏太西市)、平顶山绿林活性炭有限公司(河南平顶山市)、巩义市北山口竹清活性炭厂(河南巩义市)、郑州中创净水材料有限公司(河南郑州市)等。
山西新华活性炭有限公司位于山西太原,拥有多项活性炭生产专利,年产量,销售3.6万吨,旗下拥有甘肃,南京,海南等厂山西新华活性炭是中国超大的活性炭生产基地,有用全自动化生产线。
活性炭(焦)到底是什么?三分钟告诉你答案
文章导读
如今我国使用的焦炉烟气脱硫脱硝技术共有四种,但其传统的半干法脱硫、SCR脱硝工艺已经不能适应日益增长的工业效率和环保需求,不能适应有关方面的国家新规、新政策。
本文主要介绍了利用活性炭(焦)的吸附性和催化性,与烟气在吸附塔内逆向流动的脱硫脱硝工艺,以迎合新时代的工业发展方向,节能降耗,实现效益最大化。
2019年,国家环保产业迈入一个新的元年。
纵观历年来环保产业的发展,无疑2019年将开启截然的局面,水土固废气的大监管格局已形成。
活性炭(焦)脱硫脱硝工艺技术是国家“十三五”863 课题——“可资源化烟气脱硫技术”的引进、研发及工程应用项目,“活性焦干法烟气脱硫技术”被国家工业和信息化部列为清洁生产技术推行方案。
新的格局下,环保产业已从政策播种时代进入到全面的政策深耕时代,加强先进适用环保技术装备推广应用和集成创新刻不容缓。
1、活性炭(焦)性质简介
1.1活性炭(焦)是一种什么物质
活性炭(焦)是以煤炭为主要原材料,经过磨粉、混捏成型、炭化、活化及洗涤等一系列工序研制而成得到的,特异性吸附能力较强的环保材料。
不但能够当作高分散催化体系,还能够当作还原剂使用。
1.2活性炭(焦)的物理、化学特性
活性炭(焦)的主要物理特性是其孔结构和比表面积。
活性炭在结构方面,因为是不规则排列的微晶炭,所以在固定的地方会有一些小间隙,小间隙之间的相互组合产生数量较多的微孔,较大的内比表面积,让活性炭质材料有良好的吸附功能。
另外,这种材料较大的比表面和数量较多的孔结构让分子更加容易进行扩散。
活性炭(焦)的化学特性即在活性炭质材料的表面上,有很多的含氧、含氮官能团。
产生吸附作用的活性中心就是表面官能团,它让活性炭质材料具有弱极性,使吸附剂的催化性能更加强大,让炭对有机物、无机物的吸附选择性发生变化
2、活性炭(焦)应用场景
2.1活性炭(焦)的好处
活性炭(焦)因为自身的吸附特性和催化特性,对于烟气有良好的净化效果,跟传统SCR、SICS等工艺相比,在活性炭(焦)脱硫脱硝工艺的过程中,没有废水、废渣、废气等二次污染产生,能够去除湿法难以去除的三氧化硫,具有运行费用低,维护方便,系统能耗低的优点。
2.2活性炭(焦)的应用
活性炭(焦)的应用范围很广,从食品工业到汽车工业,从制药工业到化工冶炼工业,还有大气污染防治、废水处理、饮用水净化、天然气及电能储存、催化剂及催化剂载体等九个大大小小领域,可以说是涵盖了我们生活的方方面面。
这里主要介绍活性炭(焦)在工业上烧结烟气的强大效用。
从具体范围来看,紫金矿业、宁波钢铁、首钢津唐钢铁、唐山纵横钢铁等多家大型重工集团,均在使用活性炭脱硫脱硝技术;从公司来看,已知全国超40%的企业应用此项技术。
从发展前景来看,钢铁行业,在确保安全生产的前提下,全国钢铁企业采用湿法脱硫的烧结机、竖炉全部停产,采用半干法脱硫的烧结机继续停限产50%。
湿法已处于停滞不前的泥沼困境,活性炭(焦)硫脱硝工艺技术悄然成为大势所趋的未来方向。
2.3活性炭(焦)用量分析
烟气脱硫脱硝活性炭是一种易耗品,主要消耗量来自首次装填与运行损耗,以唐山某钢厂为例,烧结尾气脱硫脱硝首次装填量约2.3万吨,年耗损补充量约达2.38 万吨。
活性炭脱硫脱硝工艺成为政府强制性要求,环保高压态势下,活性炭是市场的刚需材料,由于受资质等政策壁垒,市场需求缺口越来越大,只计算钢铁一个行业预估到2025年产能/需求=66.9%,产品价格更是一路飙升。
3.结语
活性(焦)脱硫脱硝工艺是目前世界公认的最适合脱出重金属、二噁英的净化技术,在活性(焦)净化技术的过程中,形成的副产物能够被合理、有效利用,可以有效避免对于能源的浪费和环境的污染。
活性(焦)吸附干法脱硫在脱硫效率、多种污染物协同脱除效果、技术成熟度、副产品可资源化等多方面具备明显优势,是一种适合烧结烟气综合治理的先进技术。
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