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由于燃煤在中国能源消费结构中占据较大的比重,近年来对燃煤烟气中多种污染物的控制措施愈发严格,而其中有机污染物的排放控制,也逐渐受到人们的重视。然而,现有的关于燃煤有机污染物的研究多集中于有机物种类与浓度等排放特性问题,对燃煤烟气工况下的排放控制技术研究甚少。因此有必要研究针对燃煤烟气工况的有机物控制方法,为之后的实际应用提供参考。
通过搭建吸附剂性能评价试验平台,并使用便携式总烃/非甲烷总烃分析仪PF-300,在线测试不同烟气组分及环境下活性炭对气态苯的吸附过程,发现中高温环境下活性炭对低浓度气态苯的饱和吸附量整体较低,温度的升高明显抑制活性炭对苯的吸附,150℃下的饱和吸附量为90℃时的26.2%;SO2和水蒸气的存在明显缩短活性炭对苯的吸附饱和时间,降低饱和吸附量,SO2、水蒸气和氧气的共同作用使苯的饱和吸附量降低为N2氛围下的63.5%,温度的升高能够减弱竞争吸附的影响。
对多种有机污染物在不同吸附条件下进行动态吸附实验,测试多种活性炭的吸附性能,分析吸附工况以及有机物与活性炭自身特性对吸附过程产生的影响,发现空速由51000 h-1降低至10200h-1,吸附穿透时间延长56.0%;有机物浓度的增加可以缩短吸附过程,增加饱和吸附量;高沸点有机物普遍具有更高的饱和吸附量,活性炭对分子极性较强的苯酚的吸附量为非极性对二甲苯的50.3%;中高温下低浓度有机物吸附的活性位点主要由微孔提供,微孔含量相对较少的煤质活性炭对对二甲苯的饱和吸附量仅为改性椰壳活性炭的41.1%;中高温下低浓度有机物的吸附产物在50℃以上逐渐发生解吸,大尺寸、高沸点有机物更加难以脱附;相较于准二级动力学模型和Elovich动力学模型,准一级动力学模型能够较好地描述中高温低浓度下有机物在活性炭上的吸附过程。
通过搭建吸附剂喷射耦合布袋除尘模拟试验平台,考察吸附剂喷射过程中不同操作参数、烟气环境下的有机物喷射吸附脱除效率,发现吸附剂喷射耦合布袋除尘对有机物的脱除过程主要依赖于滤袋上吸附剂滤层的吸附作用;当活性炭喷射量由0.8 g/Nm3提高至2.2g/Nm3时,有机物脱除效率上升10.7%;喷射30min活性炭,对二甲苯的脱除效率高于氯苯18.2%;燃煤飞灰一方面会对吸附剂产生覆盖,阻碍吸附过程进行,另一方面又能加速滤袋上吸附剂滤饼的形成,有利于脱除效率的提升。
在热态燃煤有机物排放控制中试试验平台上,验证吸附剂喷射对燃煤烟气中有机物的实际脱除效率,发现燃煤烟气在经过SCR脱硝反应器、布袋除尘器和湿法脱硫塔时,有机污染物浓度分别下降10.8%、4.25%和11.4%;喷射活性炭后,布袋除尘器出口有机物浓度可下降25.4%。
通过搭建吸附剂性能评价试验平台,并使用便携式总烃/非甲烷总烃分析仪PF-300,在线测试不同烟气组分及环境下活性炭对气态苯的吸附过程,发现中高温环境下活性炭对低浓度气态苯的饱和吸附量整体较低,温度的升高明显抑制活性炭对苯的吸附,150℃下的饱和吸附量为90℃时的26.2%;SO2和水蒸气的存在明显缩短活性炭对苯的吸附饱和时间,降低饱和吸附量,SO2、水蒸气和氧气的共同作用使苯的饱和吸附量降低为N2氛围下的63.5%,温度的升高能够减弱竞争吸附的影响。
对多种有机污染物在不同吸附条件下进行动态吸附实验,测试多种活性炭的吸附性能,分析吸附工况以及有机物与活性炭自身特性对吸附过程产生的影响,发现空速由51000 h-1降低至10200h-1,吸附穿透时间延长56.0%;有机物浓度的增加可以缩短吸附过程,增加饱和吸附量;高沸点有机物普遍具有更高的饱和吸附量,活性炭对分子极性较强的苯酚的吸附量为非极性对二甲苯的50.3%;中高温下低浓度有机物吸附的活性位点主要由微孔提供,微孔含量相对较少的煤质活性炭对对二甲苯的饱和吸附量仅为改性椰壳活性炭的41.1%;中高温下低浓度有机物的吸附产物在50℃以上逐渐发生解吸,大尺寸、高沸点有机物更加难以脱附;相较于准二级动力学模型和Elovich动力学模型,准一级动力学模型能够较好地描述中高温低浓度下有机物在活性炭上的吸附过程。
通过搭建吸附剂喷射耦合布袋除尘模拟试验平台,考察吸附剂喷射过程中不同操作参数、烟气环境下的有机物喷射吸附脱除效率,发现吸附剂喷射耦合布袋除尘对有机物的脱除过程主要依赖于滤袋上吸附剂滤层的吸附作用;当活性炭喷射量由0.8 g/Nm3提高至2.2g/Nm3时,有机物脱除效率上升10.7%;喷射30min活性炭,对二甲苯的脱除效率高于氯苯18.2%;燃煤飞灰一方面会对吸附剂产生覆盖,阻碍吸附过程进行,另一方面又能加速滤袋上吸附剂滤饼的形成,有利于脱除效率的提升。
在热态燃煤有机物排放控制中试试验平台上,验证吸附剂喷射对燃煤烟气中有机物的实际脱除效率,发现燃煤烟气在经过SCR脱硝反应器、布袋除尘器和湿法脱硫塔时,有机污染物浓度分别下降10.8%、4.25%和11.4%;喷射活性炭后,布袋除尘器出口有机物浓度可下降25.4%。