气-固-固流化床用于燃煤电厂尾气同时脱硫脱硝

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1、第1卷第4期过程工程学报Vol.1No.42001年10月TheChineseJournalofProcessEngineeringOct.2001气-固-固流化床用于燃煤电厂尾气同时脱硫脱硝1221罗国华,米田绫子,加藤邦夫,金涌(1.清华大学化工系，北京100084;2.日本群马大学生物与化学工程系，群马县，桐生市376-8515)摘要：采用新型干法气–固–固流化床反应器进行模拟燃煤电厂尾气的高效同时脱硫、脱硝.在内径53mm的流化床中，以砂粒作为固相介质、自制的K2CO3/Al2O3为吸附剂，考察了温度、吸附剂粒径、吸附剂活性组份(K)与气相中污染

2、组份(SO2，NO)的摩尔比、模拟气中SO2/NO摩尔比等工艺条件对脱硫脱硝效率的影响.在无氨条件下同时脱硫、脱硝的效率可分别达到100%和92%.大量数据表明，尾气中的SO2对吸附剂表面NO的脱除反应有显著促进作用.关键词：气-固-固流化床；电厂尾气；脱硫脱硝；多孔氧化铝；干法；碳酸钾+中图分类号：TQ051.13;X511文献标识码：A文章编号：1009–606X(2001)04–0416–061前言[1–3]随着对空气污染及酸雨问题的普遍关注，产业界和科技界对环保新技术的开发非常重视.对燃煤电厂尾气净化而言，目前工业上采用的尾气脱硫(Fluegas

3、desulfurization,FGD)和选择性催化脱硝(Selectivecatalyticreduction,SCR)多为独立的工艺过程.SCR过程是在300~500°C范围将NOx与氨催化转化为氮气.[4,5]干法脱硫具有投资低、水消耗少、易于进行工艺改造等优点，但存在反应速度慢、脱除效[6–8][9]率低、吸附剂利用率低等缺陷.最新的文献报道了MET–Mitsui–BF活性炭工艺以及日本[10,11]EBARA公司在中国成都热电厂进行的高能电子束辐射工艺.然而，高能耗以及氨的注入(可能造成高成本及二次污染)会阻碍这两种工艺在中国的大范围工业应用.

4、本文作者之一在90年代初期提出了一种新型气–固–固流化床反应器，并成功地将其应用于电[12–15]厂尾气的同时脱硫脱硝.该技术将FGD和SCR过程置于同一反应器中进行.由于细粉吸附剂[14]在含有脱硝催化剂的流化床反应器中的平均停留时间可比气体停留时间长2~3个数量级，显著提高了吸附剂的利用率及污染组份的脱除率.但其中氨的注入以及脱硝催化剂的使用、较高的操作温度等均有待进一步完善.本研究针对燃煤电厂尾气烟囱排放前的净化过程，试图开发一种无氨、低温、低投资、高效的同时脱硫脱硝干法工艺，并对自制的新型吸附剂应用于脱硫脱硝过程的反应及再生性能进行了评价.2实验

5、2.1吸附剂制造与表征在多孔Al2O3表面沉积一层K2CO3作为脱硫脱硝的新型吸附剂.其加工方法参见文献[13,15].采用HELOSX射线颗粒粒度分析仪检测细粉吸附剂的平均粒径.用AUTOSORB–1–MP氮自动吸2附仪表征吸附剂及其载体颗粒的BET比表面积，测得多孔Al2O3比表面积为280m/g.按质量比收稿日期：2001–01–18,修回日期：2001–04–16作者简介：罗国华(1963–)，男，山西临猗县人，博士，副教授，化学工程专业.4期罗国华等：气-固-固流化床用于燃煤电厂尾气同时脱硫脱硝417加工的两种吸附剂(10%K2CO3/90%A

6、l2O3和20%K2CO3/80%Al2O3)的比表面积分别为180和1502m/g.2.2实验设备与方法图1为内径53mm的气–固–固流化床反应器用于尾气脱硫脱硝热态实验的流程示意图.用微型流化床加料器将吸附剂颗粒(平均粒径16~81µm)以预定速度连续加入到含有湍动流化砂粒(平均粒径为400µm)的反应器中，与模拟电厂尾气在设定温度下进行反应.由于操作气速远高于吸附剂颗粒的终端速度，反应后的吸附剂颗粒被气流夹带出反应器，经过滤器收集供进一步的分析或再生实验.分离后的气体经在线取样检测其SO2和NO浓度后用碱液吸收放空.配气部分包括3个主要的气体钢瓶(

7、N2;10%SO2/N2;10%NO/N2).配备了水蒸汽发生系统来模拟与考察实际尾气中水份含量的影响.采用红外气体分析仪(ShimadzuIRA–107)和化学荧光分析仪(YanacoECL–77A)分–6–6别在线测量SO2和NO的浓度.每次实验前，用标准气体(ySO2=804×10;yNO=751×10)分别标定这两种仪器.实验后将反应器内的砂粒取出，用水洗净、烘干供下次实验用.20°C时砂粒的最小流化速度为0.14m/s，终端速度3.2m/s.脱硫、脱硝效率是由反应器进口气体中SO2和NO浓度与出口放空时的稳定浓度比得出的.11Vent1.Air

8、compressor2.Oilfilter123.Regulator4.Orif