摘  要  隨著國(guó)家《“十三五”規(guī)劃綱要》出臺(tái)，鋼鐵行業(yè)同時(shí)脫硫脫硝刻不容緩。本文在氨法脫硫的基礎(chǔ)上，聯(lián)合單級(jí)活性炭法脫硝技術(shù)對(duì)煙氣中的SO2和NOx進(jìn)行聯(lián)合脫除，該工藝相較于目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用的兩級(jí)活性炭法，投資運(yùn)行成本大大降低，且副產(chǎn)物硫酸銨和硫酸也可創(chuàng)造一部分經(jīng)濟(jì)效益。文中考察了空速對(duì)活性炭脫硫脫硝效率的影響，并研究了不同工藝制度對(duì)氨-炭聯(lián)合法脫硫脫硝效率的影響。結(jié)果表明：降低空速有利于活性炭脫硫脫硝。但當(dāng)空速達(dá)到1396/h時(shí)，繼續(xù)降低脫硝效果上升幅度不明顯；提高吸收液pH值和煙氣溫度對(duì)脫硫影響不大，有利于提高脫硝效率；提高液氣比有利于脫硫，但不利于脫硝。綜合考慮系統(tǒng)脫硫脫硝效率，運(yùn)行成本和設(shè)備使用壽命，選取液氣比為80L/m3、吸收液pH為6；鑒于燒結(jié)煙氣溫度隨工藝操作狀況變化而波動(dòng)，因此煙氣初始溫度可在此范圍內(nèi)適當(dāng)提升。

關(guān)鍵詞  燒結(jié)煙氣  濕式氨法  活性炭法  脫硫  脫硝

Study On Technology And Principle of Activated Carbon Combined with Ammonia-Based Simultaneously Desulphurization And Denitrification For Sintering Flue Gas

PAN Jian?，WANG Ying-yu?，ZHU Deng-qing，Xu Meng-jie

( School of Minerals Processing and Bioengineering，Central South University，Changsha 410083,China)

Abstract  With the national "13th Five-Year Plan "implementation, the iron and steel industry simultaneously desulfurization and denitrification for sintering flue gas is urgently needed. In this paper, we had researched the technology of activated carbon combining with ammonia-based simultaneously desulphurization and denitrification for sintering flue gas. Whose investment and operating costs could be greatly reduced compared with the method of two-stage activated carbon. And its by-products of ammonium sulfate and sulfuric acid could also create the economic benefits. Furthermore, the effects of space velocity on the efficiency of desulfurization and denitrification of activated carbon and the effects of process systems on the efficiency of desulfurization and denitrification of activated carbon combining with ammonia were investigated. The results indicated that the decrease of space velocity was advantage to the desulfurization and denitrification of activated carbon. However, the increase of efficiency of denitrification was not obvious when the space velocity reached 1396 / h; There were little effects on the desulfurization with the increase of the value of pH and flue gas temperature, however, it was beneficial to improve the denitrification efficiency; There were positive effects on the desulfurization with the increase of the increase of liquid gas ratio, however, it was against the efficiency of denitrification. Based on comprehensive consideration of the efficiency of desulfurization and denitrification, operating costs and the service life of equipment, the liquid gas ratio and the value of pH was appropriate to be selected as 80L/m3 and 6,resepectively. The temperature of the flue gas could be appropriately increased within the fluctuation range of the actual operating condition.

Key Words: sintering flue gas; ammonia-based; activated carbon; desulfurization; denitrification

1  背景

向大氣中排放SO2 和 NOx 是造成酸雨的主要原因，中國(guó)環(huán)境科學(xué)院研究表明，酸雨污染每年給我國(guó)造成的損失超過1100億元，約占我國(guó)GDP的2%～3%[1]。根據(jù)國(guó)家《“十三五”規(guī)劃綱要》，到2020年， SO2 和 NOx 排放總量相比2015年分別降低 15% [2]。而鋼鐵業(yè)排放的二氧化硫、氮氧化物等污染物占全國(guó)工業(yè)的7%~14%[3],在鋼鐵生產(chǎn)過程中40% ～ 60%的SO2和48% 的NOx 又都來自燒結(jié)工序。因此，對(duì)燒結(jié)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝處理十分必要，同時(shí)這也是減少鋼鐵工業(yè) SO2 和 NOx排放的重要方法。

目前國(guó)外煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)主要有活性炭法、循環(huán)流化床法、半干噴霧法、奧鋼聯(lián)的MEROS煙氣凈化技術(shù)等，但其普遍投資大、運(yùn)行費(fèi)用高，在一定程度上制約了這些技術(shù)在我國(guó)鋼鐵企業(yè)中的廣泛應(yīng)用。活性炭法是目前國(guó)內(nèi)在燒結(jié)尾氣同時(shí)脫硫脫硝上獲得應(yīng)用且效率較高的技術(shù)，但該工藝脫硝過程中需要氨的參與，并要求煙氣溫度不超過120℃，且在單級(jí)吸附下，脫硝效率只能達(dá)到35~50%，需要兩級(jí)吸附才能確保80%以上的煙氣脫硝率。這主要由于SO2和NOX同時(shí)存在時(shí)，活性炭會(huì)優(yōu)先選擇性吸附SO2，物理吸附的NOX可能被SO2置換解析，并且SO2對(duì)NO的吸附起抑制作用。因而整體投資和運(yùn)行成本偏高，制約了其大規(guī)模的推廣應(yīng)用。而氨-硫銨法在我國(guó)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫中應(yīng)用較廣，其工程投資、運(yùn)行成本和投運(yùn)面積不到活性炭法的一半，且脫硫效率高（90～98%），并具有一定脫硝能力，副產(chǎn)物硫酸銨市場(chǎng)容量大，焦化工序產(chǎn)生的氨水和液氨可以作為其氨源[4-5]，生產(chǎn)成本低。

本文利用氨-硫銨法聯(lián)合單級(jí)活性炭法，首先通過用氨-硫銨法脫除煙氣中絕大部分的SO2和一小部分NOx，釋放活性炭中本來用于吸附SO2的孔容和官能團(tuán)，同時(shí)利用氨-硫銨法不可避免產(chǎn)生的逃逸氨，在無(wú)需外加氨源的前提下，再通過單級(jí)活性炭法對(duì)燒結(jié)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝。相較于兩級(jí)活性炭脫硫脫硝，采用該工藝可以極大的減少投資和生產(chǎn)成本，且副產(chǎn)物硫酸銨和硫酸也可創(chuàng)造一定經(jīng)濟(jì)效益?；谀壳皣?guó)內(nèi)相關(guān)研究認(rèn)為影響氨-硫銨法氨逃逸量的工藝參數(shù)主要有進(jìn)口煙氣溫度、吸收液pH值和液氣比等因素[6]。因此，本論文重點(diǎn)研究液氣比、吸收液pH值和煙氣溫度對(duì)氨-硫銨法+活性炭法聯(lián)合脫硫脫硝效率的影響，研究結(jié)果為以氨-硫銨法脫硫工藝的鋼鐵企業(yè)選擇適宜脫硝工藝提供理論指導(dǎo)。

2  實(shí)驗(yàn)部分

2.1  研究方法

2.1.1  活性炭材料表征

使用 Nicolet 5700型傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(美國(guó) Thermo Nicolet 公司)測(cè)定樣品的紅外光譜。樣品的制備采用KBr壓片法，將1mg ACF樣品與200 mg 純KBr 研細(xì)混合，在油壓機(jī)上壓成透明薄片。制備好的樣品放入紅外光譜儀中進(jìn)行掃描，掃描范圍為400~4000 cm?1 ，分辨率為 4 cm?1。

2.1.2  活性炭法單級(jí)吸附脫硫脫硝

試驗(yàn)所用活性炭為經(jīng)過高溫?zé)崽幚淼幕钚蕴?，可直接用于脫硫脫硝工藝。?shí)驗(yàn)通過靜態(tài)配氣法模擬某鋼鐵公司燒結(jié)煙氣，首先進(jìn)行單級(jí)活性炭法脫硫脫硝，考察空速對(duì)活性炭單級(jí)吸附脫硫脫硝的影響，并確定實(shí)驗(yàn)適宜的空速。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-1所示，單一活性炭脫硫脫硝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由模擬煙氣系統(tǒng)、活性炭吸附系統(tǒng)和煙氣檢測(cè)系統(tǒng)三部分構(gòu)成。模擬煙氣系統(tǒng)由配氣裝置和氣體加熱裝置組成，活性炭吸附系統(tǒng)由活性炭吸附塔組成，煙氣檢測(cè)系統(tǒng)主要裝置為煙氣分析儀，用于檢測(cè)模擬燒結(jié)煙氣中各組分的濃度。

實(shí)驗(yàn)具體步驟：先將活性炭裝入吸附塔中，吸附塔為圓柱體形狀，內(nèi)徑尺寸為φ74mm，在煙氣流量一定的前提下，通過調(diào)整活性炭裝入高度來調(diào)整空速（單位時(shí)間單位體積催化劑處理的氣體量）。在確定相應(yīng)空速后，打開氣體鋼瓶減壓閥進(jìn)行模擬燒結(jié)煙氣配氣，經(jīng)標(biāo)定后的煙氣通過加熱管加熱后進(jìn)入活性炭吸附塔?；钚蕴课角昂鬅煔庵蠸O2和NOx的濃度通過煙氣分析儀（MGA5，德國(guó)MRU公司）進(jìn)行測(cè)定，在進(jìn)行測(cè)定煙氣中各氣體濃度時(shí)，均待反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間且煙氣中各組分的濃度趨于穩(wěn)定時(shí)才開始記錄數(shù)據(jù)，每分鐘記錄一次各組分的濃度，取5min內(nèi)的平均濃度作為氧化反應(yīng)后的氣體濃度。

2.1.3  氨-炭聯(lián)合法脫硫脫硝

實(shí)驗(yàn)通過靜態(tài)配氣法模擬某鋼鐵公司先通過氨-硫銨法先進(jìn)行煙氣脫硫，再通過活性炭法進(jìn)行煙氣脫硝。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-2所示，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由模擬煙氣系統(tǒng)、煙氣氧化系統(tǒng)、噴淋塔、活性炭吸附塔和煙氣檢測(cè)系統(tǒng)五部分構(gòu)成，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是在單級(jí)活性炭法同時(shí)脫硫脫硝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了氨-硫銨法脫硫裝置。

實(shí)驗(yàn)步驟：先將配置好的足量添加劑OHK裝入到霧化器（602c，上海樂儀實(shí)業(yè)有限公司）中，然后通過玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)節(jié)所需煙氣組分，經(jīng)煙氣分析儀標(biāo)定后，將模擬煙氣送入加熱爐加熱到指定煙氣溫度。此時(shí)霧化器將添加劑OHK即時(shí)霧化后，按一定的添加劑OHK/NO摩爾比噴入并與煙氣混合，隨煙氣流入煙氣氧化反應(yīng)器中進(jìn)行氧化反應(yīng)。亞硫酸銨溶液則通過磁力驅(qū)動(dòng)泵在噴淋吸收塔中按一定氣液比進(jìn)行循環(huán)噴淋，當(dāng)氧化完的煙氣進(jìn)入噴淋塔即能與噴淋塔中的吸收液發(fā)生吸收脫除反應(yīng)。而未脫除的SO2、NOx與噴淋塔逃逸的氨一同進(jìn)入串聯(lián)的活性炭吸附塔，與活性炭進(jìn)一步發(fā)生脫除反應(yīng)。在進(jìn)行測(cè)定煙氣中各氣體濃度時(shí)，均待反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間且煙氣中各組分的濃度趨于穩(wěn)定時(shí)才開始記錄數(shù)據(jù)，每分鐘記錄一次各組分的濃度，取5min內(nèi)的平均濃度作為氧化反應(yīng)后的氣體濃度。

根據(jù)煙氣分析儀測(cè)得的反應(yīng)前后煙氣中的SO2和NO的濃度，計(jì)算NO和SO2的脫除率。具體計(jì)算公式如下：

脫硝率計(jì)算公式為（2-3）：

ηNOx=[(CNOx－CNOx'')/ CNOx]×100%                                (1)

公式中：ηNOx為脫硝率；

          CNOx為模擬燒結(jié)煙氣中NOX的初始濃度，mg/Nm3；

          CNOx''為經(jīng)活性炭吸附塔處理后煙氣中NOX的濃度，mg/Nm3。

脫硫率計(jì)算公式為（2-4）：

ηSO2 =[(CSO2－CSO2'')/CSO2]×100%                                  (2)

公式中：ηSO2為脫硫率；

          CSO2為模擬燒結(jié)煙氣中SO2的初始濃度，mg/Nm3；

          CSO2''為經(jīng)活性炭吸附塔處理后煙氣中SO2的濃度，mg/Nm3。

3  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1  活性炭法單級(jí)吸附的脫硫脫硝效果研究

試驗(yàn)通過圖1-1所示活性炭脫硫脫硝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，模擬某鋼廠燒結(jié)煙氣組成，固定煙氣流量為30L/min，煙氣溫度140℃，O2濃度為12%，NO濃度為366 mg/Nm3，SO2濃度為2017mg/Nm3，改變填充塔中的活性炭高度，考察空速對(duì)NO脫除率和SO2脫除率的影響，并確定活性炭單級(jí)吸附脫硫脫硝的適宜空速，試驗(yàn)結(jié)果如圖2-1所示。

由圖5-1可知，隨空速降低，活性炭料層升高，煙氣脫硫脫硝效率顯著升高。在空速為4187/h（活性炭料層高度100mm）時(shí)，脫硫率僅78.8%，脫硝率不到20%；當(dāng)空速為2094/h（活性炭料層高度200mm）時(shí)，脫硫率就已達(dá)到了96.60%，脫硝率大于28%。在進(jìn)一步降低空速，提高活性炭料層時(shí)，脫硫率始終保持在98%以上，升高幅度降緩，即活性炭料層高度達(dá)到一定程度后，燒結(jié)煙氣中的SO2基本被完全吸附；脫硝率亦呈上升趨勢(shì)，當(dāng)空速降低到1396/h（活性炭高度達(dá)到300mm）時(shí)，脫硝率達(dá)到33.82%，但繼續(xù)提高活性炭高度，脫硝效果提升幅度也逐漸趨于平緩。研究結(jié)果標(biāo)明對(duì)單一活性炭法單級(jí)吸附脫硫脫硝而言，適宜的空速為1396/h。

3.2  氨-炭聯(lián)合法脫硫脫硝工藝研究

由2.1研究結(jié)果可知，單一活性炭法脫硫率較高，但脫硝率較低。這主要由于燒結(jié)煙氣中的SO2濃度要遠(yuǎn)大于NOX，在活性炭吸附過程中，當(dāng)SO2和NOX同時(shí)存在時(shí)，活性炭會(huì)優(yōu)先選擇性吸附SO2，物理吸附的NOX可能被SO2置換解析，并且SO2對(duì)NO的吸附起抑制作用。為強(qiáng)化脫硝效果，本文進(jìn)行氨-硫銨法聯(lián)合活性炭吸附的脫硫脫硝試驗(yàn)。固定煙氣流量為30L/min，煙氣溫度140℃，O2濃度為12%，NO濃度為366 mg/Nm3，SO2濃度為2017mg/Nm3，添加劑OHK/NO摩爾比為1.5，紫外燈30W/m2，噴淋塔中吸收液pH為6，亞硫酸根離子初始濃度為0.3mol/L，液氣比為80L/m3，活性炭填充塔中活性炭料層高度300mm，對(duì)應(yīng)空速為1396/h。在上述條件下，氨-硫銨法聯(lián)合活性炭法的脫硫及脫硝率見表2-1所示。

由表2-1可知，氧化煙氣氨-炭聯(lián)合法脫硫率可達(dá)到99.85%，脫硝率可達(dá)到3.36%，相比氧化煙氣氨-硫銨法、單一活性炭法脫硝率增加了27.69%~39.54%，燒結(jié)煙氣的脫硝率顯著提高。這是主要是因?yàn)闊煔庠诮?jīng)過氨-硫銨法噴淋塔時(shí)，一方面絕大部分SO2會(huì)被吸收液吸收脫除，從而確保了活性炭具有更多的吸附容量來吸附NOx；另一方面隨煙氣從噴淋塔吸收液中逃逸的氨，可以促進(jìn)活性炭進(jìn)一步吸附煙氣中殘余的SO2及催化還原NO。因此，氨-炭聯(lián)合法的脫硝效果均優(yōu)于單一氨-硫銨法或活性炭法單級(jí)吸附的效果，在經(jīng)氨-硫銨法預(yù)先脫除SO2后，即可僅憑活性炭單級(jí)吸附就能獲得73.36%脫硝率。

3.2.1  液氣比對(duì)氨-炭聯(lián)合法脫硫脫硝效率的影響

已有研究認(rèn)為液氣比是決定氨逃逸量的重要因素，隨著液氣比的增大，噴淋塔出口氨氣濃度呈逐漸增加趨勢(shì)[7-9]。因此在固定煙氣流量為30L/min，煙氣溫度140℃，O2濃度為12%，NO濃度為366 mg/Nm3，SO2濃度為2017mg/Nm3，添加劑OHK/NO摩爾比為1.5，紫外燈30 W/m2，噴淋塔中吸收液pH為6，亞硫酸根離子初始濃度為0.3mol/L，活性炭填充塔中活性炭料層高度300mm，對(duì)應(yīng)空速為1396/h的前提下，考查液氣比對(duì)氨-炭聯(lián)合法脫硫脫硝效率的影響，結(jié)果見表2-2。

由表2-2可知，當(dāng)液氣比由40L/m3升高到160L/m3，脫硝率由75.38%下降到72.44%，脫硫率則從98.76%提高到99.42%以上。表明提高液氣比有利于氨-硫銨法聯(lián)合活性炭法的脫硫，但不利于該工藝的脫硝。這可能是由于液氣比升高，即噴淋塔中吸收液循環(huán)量增加，使煙氣溫度在通過噴淋塔后溫度下降幅度加大，降低了煙氣進(jìn)入活性炭填充塔的初始溫度，弱化了活性炭對(duì)NH3與NOx的催化還原作用，因而煙氣脫硝率出現(xiàn)降低。所以降低液氣比有利于氨-硫銨法聯(lián)合活性炭法的脫硝效率提高，同時(shí)可以減少系統(tǒng)運(yùn)行消耗的電量，降低運(yùn)行成本。但液氣比降低也會(huì)導(dǎo)致噴淋塔中燒結(jié)煙氣與吸收液接觸面積降低，降低了整個(gè)系統(tǒng)的脫硫效果。綜合來看，選擇液氣比80L/m3較為適宜，此時(shí)脫硫率達(dá)到99.85%，且脫硝率為73.36%。

3.2.2  吸收液pH值對(duì)氨-炭聯(lián)合法脫硫脫硝效率的影響

固定煙氣流量為30L/min，煙氣溫度140℃，O2濃度為12%，NO濃度為366 mg/Nm3，SO2濃度為2017mg/Nm3，添加劑OHK/NO摩爾比為1.5，紫外燈30W/m2，噴淋塔中吸收液中亞硫酸根離子初始濃度為0.3mol/L，液氣比固定為80L/m3，活性炭填充塔中活性炭料層高度300mm，對(duì)應(yīng)空速為1396/h。在上述條件下調(diào)節(jié)噴淋塔中吸收液pH值，考查吸收液pH值升高對(duì)氨-硫銨法聯(lián)合活性炭脫硫脫硝效率的影響，結(jié)果如表2-3所示。

由表2-3可知，當(dāng)吸收液pH值由6提高到7時(shí)，脫硝率由73.36%提高到75.41%，而脫硫率變化較小，維持在99.60%以上。這是由于隨著吸收液pH值的增大，溶液堿性越強(qiáng)，溶液中的氨越容易揮發(fā)，造成噴淋塔出口氨氣的濃度不斷增加，導(dǎo)致從氨-硫銨法脫硫時(shí)逃逸的氨量增大，因而在活性炭的催化作用下強(qiáng)化了NH3還原NOx的脫硝作用。但pH過高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氨逸出量大幅增加，降低吸收液的脫硫利用率。同時(shí)氨逃逸實(shí)際是氨氣、(NH4)2SO3和硫酸銨三者的逃逸，而將脫硫過程產(chǎn)生的硫酸銨帶入煙氣，會(huì)出現(xiàn)堵塞活性炭填充層煙氣通道的問題，或者造成氨逃逸的二次污染，因此吸收液pH值應(yīng)控制在合適的范圍。為了保持較高的脫硫脫硝效率，同時(shí)避免較大的氨逃逸量，pH值選取6.0較為適宜。

3.2.3  煙氣溫度對(duì)氨炭聯(lián)合法脫硫脫硝效率的影響

氨-硫銨法中添加的氨是極易揮發(fā)的物質(zhì)，根據(jù)極稀氨水的氣液平衡數(shù)據(jù)可以知道55℃的常壓下，氨的濃度僅為10x10-6極稀氨水，此時(shí)氣氨在溶液表面氣相的濃度就可達(dá)34x10-6，而且氣相氨濃度隨溫度的升高增加顯著，溫度越高，氨的揮發(fā)越歷害。此外(NH4)2SO3-NH4HSO3水溶液中的陰、陽(yáng)離子亦具揮發(fā)性。因此，由煙氣溫度變化導(dǎo)致的氨逃逸量變化必然會(huì)對(duì)氨-硫銨法聯(lián)合活性炭法脫硫脫硝產(chǎn)生影響。

本文在固定煙氣流量為30L/min，O2濃度為12%，NO濃度為366 mg/Nm3，SO2濃度為2017mg/Nm3，添加劑OHK/NO摩爾比為1.5，紫外燈30W/m2，噴淋塔中吸收液中亞硫酸根離子初始濃度為0.3mol/L，液氣比固定為80L/m3，活性炭填充塔中活性炭料層高度300mm，對(duì)應(yīng)空速為1396/h。吸收液pH=6的條件下，煙氣初始溫度對(duì)氨-炭聯(lián)合法脫硫脫硝效率的影響見表2-4。

由表2-4可知，將煙氣初始溫度提高到160℃（該溫度處于燒結(jié)正常作業(yè)時(shí)煙氣的最高溫度范圍），煙氣脫硝率從72.44%提高至79.24%，脫硫率一直維持在99.5%左右。由此表明煙氣溫度的上升對(duì)氨-硫銨法聯(lián)合活性炭法脫硝有利。但煙氣溫度也不宜過高，若反應(yīng)溫度過高，SO2與(NH4)2SO3易反應(yīng)形成氣溶膠，而氣溶膠難以捕集，這一方面會(huì)對(duì)脫硫脫硝工藝裝備及管道的腐蝕性增強(qiáng)，另一方面會(huì)造成大量的氨逃逸，破壞了氨-硫銨法脫硫工藝中的氨平衡，對(duì)后續(xù)硫酸銨的結(jié)晶將帶來不利影響。鑒于燒結(jié)煙氣溫度隨工藝操作狀況的變化而波動(dòng)，通常介于100~180℃范圍，因此煙氣初始溫度可在此范圍內(nèi)適當(dāng)提升。

3.3  氨-炭聯(lián)合法脫硫脫硝機(jī)理分析

氨-炭聯(lián)合法脫硫脫硝由于絕大部分的SO2能在氨-硫銨法處理中脫除，部分NO也以N2和NO3-的形式被脫除。殘余的NOx和少量的SO2則主要是依靠活性炭進(jìn)行脫除?；钚蕴烤哂休^大的比表面積和發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)，且表面含有豐富的多元含氧官能團(tuán)，既可以作為優(yōu)良的吸附劑，又可以作為催化劑和催化劑載體?；钚蕴棵摿蛑饕詡鹘y(tǒng)的微孔吸附原理為基礎(chǔ)，在實(shí)際工況中以化學(xué)吸附為主，物理吸附為輔；因此當(dāng)氨-硫銨法沒有脫除干凈的SOx吸附于活性炭表面時(shí)，與煙氣中水和氧氣反應(yīng)最終生成H2SO4?；钚蕴棵撓跏堑湫偷幕瘜W(xué)吸附，主要通過活性炭表面吸附NOx和NH3，分別形成中間產(chǎn)物并最終轉(zhuǎn)化為N2和H2O，達(dá)到脫除NOx的目的。氣體吸附在活性炭上的過程如圖2-2所示。

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)認(rèn)為氨-炭聯(lián)合法脫硝的機(jī)制是由于無(wú)需在活性炭吸附塔中進(jìn)行脫硫，釋放了更多的吸附容量強(qiáng)化了活性炭對(duì)NH3與NOx的吸附，使逃逸的NH3與活性炭表面的C-OH官能團(tuán)結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)吸附反應(yīng)，形成了C=O???NH4中間產(chǎn)物，其中C-OH結(jié)構(gòu)可能為酚類或羧酸類物質(zhì)中的酸性含氧官能團(tuán)；使未被氨-硫銨法脫除的NOx與活性炭表面的C=O結(jié)構(gòu)發(fā)生反應(yīng)，形成了C-O???N-O中間產(chǎn)物，C=O結(jié)構(gòu)可能為O=C-O或酮類物質(zhì)中的堿性含氧官能團(tuán)；兩種物質(zhì)吸附后形成的中間產(chǎn)物在活性炭的活性中心相互反應(yīng)而產(chǎn)生耦合效應(yīng)，強(qiáng)化了活性炭法的脫硝效果，最終生成了N2和H2O，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)污染且高效的聯(lián)合脫硝[10-11]。如圖2-3所示，由紅外光譜（FTIR）檢測(cè)結(jié)果可知實(shí)驗(yàn)所用活性炭表面存在C-O、C=O和O=C-O等含氧官能團(tuán)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)相符合。

4  結(jié)論

（1）隨著空速降低，單級(jí)活性炭脫硫脫硝率均呈上升趨勢(shì)。當(dāng)空速達(dá)到1396/h時(shí)，脫硫率達(dá)到99%和脫硝率為33.82%，繼續(xù)降低脫硝效果上升幅度不明顯。

（2）氨-炭聯(lián)合法脫硝效果優(yōu)于單一氨-硫銨法或活性炭法單級(jí)吸附的效果，在經(jīng)氨-硫銨法預(yù)先脫除SO2后，即可僅憑活性炭單級(jí)吸附達(dá)到73.36%的脫硝率。

（3）提高液氣比有利于脫硫，但脫硝效率有所下降，綜合考慮脫硫脫硝效率和系統(tǒng)運(yùn)行電力消耗，選取液氣比為80L/m3較為適宜；提高吸收液pH值，脫硫率基本沒有變化，脫硝率上升幅度較小，綜合考慮脫硫脫硝效率，氨逃逸造成的二次污染和對(duì)設(shè)備的腐蝕，吸收液pH值選取6較為適宜；煙氣溫度升高對(duì)脫硝有利，鑒于燒結(jié)煙氣溫度隨工藝操作狀況的變化而波動(dòng)，通常介于100~180℃范圍，因此煙氣初始溫度可在此范圍內(nèi)適當(dāng)提升。

（4）氨-炭聯(lián)合法脫硫機(jī)制是經(jīng)氨-硫銨法脫硫脫硝處理后，煙氣中的SO2主要以SO32-和SO42-的形式被脫除，未脫除的SO2吸附于活性炭表面時(shí)，與煙氣中水和氧氣反應(yīng)最終生成H2SO4。脫硝機(jī)制是由于逃逸的NH3與活性炭表面的C-OH官能團(tuán)結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)吸附反應(yīng)，形成了C=O???NH4中間產(chǎn)物；未被氨-硫銨法脫除的NOx則與活性炭表面的C=O結(jié)構(gòu)發(fā)生反應(yīng)，形成了C-O???N-O中間產(chǎn)物；兩種物質(zhì)吸附后形成的中間產(chǎn)物在活性炭的活性中心相互反應(yīng)，最終生成了N2和H2O，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)污染且高效的聯(lián)合脫硝。

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