烟气脱硫机理.pdf

326中国科学E辑技术科学2006,36(3):326~340

烟气同时脱硫脱氮的高活性吸收剂的表征及
脱除机理研究*

赵毅孙小军许佩瑶马双忱汪黎东刘凤

(华北电力大学环境科学与工程学院,保定071003)

摘要以飞灰、工业用石灰、少量锰盐添加剂为原料制备了具有同时脱硫脱氮
性能的“富氧型”高活性吸收剂,在烟气循环流化床(CFB)上对“富氧型”吸收剂的
脱硫脱氮性能进行了试验,试验结果表明,“富氧型”吸收剂能够实现高达94.5%
的脱硫效率和64.2%的脱氮效率.利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对飞灰、
工业用石灰、普通高活性吸收剂、“富氧型”高活性吸收剂和反应后的“富氧型”高
活性吸收剂进行了表面微区分析,结果表明,普通高活性吸收剂和“富氧型”高活
性吸收剂颗粒表面可以观察到白色薄层状物质;钙元素在二者表面的平均含量
高于吸收剂主体的钙含量;反应后的“富氧型”高活性吸收剂颗粒表面具有多孔
特性;氧化性添加剂主体元素锰在“富氧型”高活性吸收剂表面分布均匀;脱硫脱
氮反应后的吸收剂中出现了硫元素的峰.化学分析方法对吸收剂的脱硫脱氮产
物进行的成分分析表明,反应后的吸收剂中除了硫物种外还有大量氮物种.由X
射线能谱分析和化学分析结果表明,CFB内的主要脱除过程为化学吸收,脱硫产

物主要为硫酸盐;NO首先被快速氧化为NO2,进而发生化学吸收反应,脱氮产物
主要为亚硝酸盐.

关键词高活性吸收剂飞灰同时脱硫脱氮微观特性扫描电子显微镜
X射线能谱

用飞灰和碱性物质混合浆液脱除工业废气中SO2的研究报道出现在20世纪
70年代,当时称之为湿法洗涤工艺[1].此后不断有利用飞灰制备脱硫活性吸收剂
的文献报道,主要有以下4类:(ⅰ)水/飞灰混合浆液脱硫剂[2~4],主要利用飞灰自
身的脱硫特性,该类脱硫剂的脱硫效率不高;(ⅱ)飞灰与石灰/消石灰水合消化

收稿日期:2005-04-29;接受日期:2005-08-22

*华北电力大学重大预研基金资助项目

SCIENCEINCHINASer.ETechnologicalSciences
第3期赵毅等:烟气同时脱硫脱氮的高活性吸收剂的表征及脱除机理研究327

制备的脱硫吸收剂[5~17],关于此类吸收剂的制备条件(如消化温度、时间、压力、
飞灰/氢氧化钙重量比、水/固体重量比等)已有很多研究[6~9,11,15];(ⅲ)普通高活性
吸收剂,既在飞灰/石灰吸收剂中加入添加剂提高脱硫活性,研究最多的是在其
[18~24][19]
中加入CaSO4,也有研究人员尝试过CaCl2等其他一些盐类.遗憾的是,上
述研究所制备的吸收剂仅有脱硫功能,无法实现脱氮.我们在飞灰/石灰吸收剂
中加入氧化性添加剂,制备了可同时脱硫脱氮的富氧高活性吸收剂,实现了在管
道喷射系统和烟气循环流化上的同时脱硫脱氮,已有多篇研究报告[25~27],这可归
为第(ⅳ)类吸收剂.
已有的对前三种吸收剂大量研究结果表明,吸收剂的表面特性对脱硫效果
具有重要影响.但有关第(ⅳ)类吸收剂既我们开发的富氧高活性吸收剂的表面特
性、CFB内的反应过程则未见报道.本文主要用扫描电子显微镜和X射线能谱仪
对飞灰、工业用石灰、普通高活性吸收剂、具有同时脱硫脱氮性能的富氧高活性
吸收剂及脱硫脱氮产物进行了表面微区和元素组成分析,论文还利用化学分析
手段对脱硫脱氮的产物进行了成分分析,深入研究了在CFB条件下的同时脱硫
脱氮机理.

1富氧型高活吸收剂的制备
根据我们以前的实验结果[25,26]和其他研究结论[13,17,28],本文以飞灰、工业
用石灰和氧化性添加剂为原料制备“富氧型”高活性吸收剂.其制备过程为:
将飞灰、工业用石灰(3∶1的重量比)、少量锰盐和适量的水放入容器中,在
363K的温度下搅拌消化6h后烘干,既制成“富氧型”吸收剂.
实验中所用的飞灰来自保定热电厂,其成分见表1;实验中使用的工业用
石灰,由蔗糖法测定其有效氧化钙含量为90.77%.

表1飞灰成分分析表

成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO烧失量其他
含量/%46.625.211.13.32.410.01.4

2CFB烟气脱硫脱氮试验
在图1所示的烟气循环流化床实验系统上用“富氧型”高活性吸收剂对含

有SO2和NO的模拟烟气进行了同时脱硫脱氮的5次平行试验,优化后的试验
实验条件列于表2,实验验结果如表3所示.

表2烟气循环流化床实验参数
烟气反应器入口烟气烟气
−3−3
CSO,in/mg·mCNO,in/mg·m钙硫氮比n
2停留时间/s温度/℃含湿量/%
308710322.41.21305

www.scichina.com
328中国科学E辑技术科学第36卷

图1烟气循环流化床同时脱硫脱氮装置图

1示空气入