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摘要：本文主要介绍活性焦干法烟气净化技术的基本原理和工艺系统组成，分析其在国内外运用的现状及其优缺点，判断其是否具有推广运用价值。
关键词：干法活性焦烟气净化
1前言
近年来我国火电装机容量不断增长，排放污染物的总量增加已对大气环境造成了很大影响。随着《大气污染防治行动计划》的颁布实施以及《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》通知的联合发布，节能减排要求更加迫切。活性焦干法烟气净化技术是可集除尘、脱硫、脱硝、脱汞等重金属于一体的一种新型烟气净化技术，在当前我国环境保护要求日益严格的背景下，该技术具有重要的推广运用价值。
2活性焦干法烟气净化技术简介
2.1 基本原理概述
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。
活性焦是以煤炭为原料生产的一种新型吸附材料。目前， 工业适用的活性焦为直径5mm 或9mm的柱状活性焦，其生产工艺如下图所示。
在一定温度下，烟气中的SO2、氧和水蒸汽等经过活性焦层时在活性焦表面活性点的催化作用下，SO2氧化为SO3后与水蒸汽反应生成硫酸，吸附在活性焦的孔隙内。反应式为：SO2+1/2O2+H20→H2SO4
吸附饱和的活性焦加热至400～500℃，硫酸可分解脱附，产生的主要分解物是SO2 、CO2 、H2O，其物理形态为富二氧化硫的气体。解析再生的活性焦可重复使用。解吸的主要反应式为： 2H2SO4+C→2SO2↑+2H20↑+CO2↑
经过解吸脱附后的活性焦，被冷却至120℃以下，筛选后由物料输送机械重新送至吸附反应器循环使用。
活性焦的加热解吸脱附反应释放出的SO2浓缩气（其中含20%-25%的SO2气体）送至副产物处理工序，采用成熟的化工工艺，可根据市场需求加工生产出多种含硫元素的产品，如硫酸、硫磺、单质硫、化肥或液态SO2等，整个过程中不消耗工艺水，没有废水、废渣产生，不对环境造成二次污染。
对于脱硫、脱硝集成净化单元，可在脱硫吸附上设置与脱硝装置，脱硫后的烟气在活性焦催化作用下烟气中的NOx与喷入的NH3在炭基表面发生选择性催化还原反应，将NOx分解为N2和H2O或硫酸铵，吸附于活性焦孔隙中，主要反应式如下：
4NO+O2+ 4NH3=4N2+6H2O
NH4HSO4+NH3→（NH4）2SO4
同时烟气中的粉尘、二嗯英类及重金属等有害物也可大部分清除，完成烟气脱硫、脱硝、除尘、脱除重金属集成净化[1]。
2.2 工艺系统组成
活性焦干法烟气净化系统由烟气系统、吸附系统、解吸脱附系统、活性焦输送系统、副产物处理系统等组成。
烟气通过引风機后进入烟气分配系统以一定流速进入吸附单元，均匀地穿过活性焦吸附层，烟气中的二氧化硫、汞、砷等重金属、HF、HCL和二噁瑛等大分子氧化物被活性焦吸附脱除，脱除后的净烟气经烟囱排放。吸附饱和的活性焦从吸附装置底部排出，通过输送系统运至解吸脱附系统进行加热再生；再生的活性焦经筛分后与补充的活性焦再送入吸附系统进行循环吸附使用。再生出的高浓度SO2气体送入副产物处理系统作为制酸工艺的原料。工艺流程示意如图1所示。
图1 工艺流程示意图[2]
3国内外应用现状和优缺点
3.1 国外应用和发展现状
活性焦干法烟气净化技术起源于德国，在20 世纪50 年代从德国开始研发和应用，60 年代日本开始研发推广，并于20世纪70年代进行工业示范，20世纪80年代开始工业应用。第一套工业装置于1984年在日本大牟田运行，用于处理燃煤电厂烟气，SO2和NOx脱除率分别达到98%和80%。随后，该技术相继在德国、韩国、澳大利亚等国推广使用，已应用于处理各种工业废气，如燃煤电厂烟气、烧结机烟气和垃圾焚烧烟气，涉及化工、电力、冶金等多个行业。
截至目前，最大规模的工业装置是2002年日本矶子电厂1号600MW燃煤机组的烟气脱硫脱硝装置，烟气处理量1806000Nm3/h，SO2和NOx脱除率分别达到95%和40%。国外已运行的烟气活性焦干法脱硫装置如表1所示。
3.2 国内应用和发展现状
我国在20世纪80年代开始研究烟气活性焦干法脱硫技术，并在四川豆坝电厂建成中试验装置。在国家“十五”863计划的支持下，南京电力自动化设备总厂、北京煤化工研究分院与贵州宏福实业开发有限总公司合作在贵州宏福自备热电厂试验完成了活性焦烟气脱硫装置，这是国内目前唯一的烟气活性焦干法脱硫工业装置。
该电厂现有两台75t/h循环流化床燃煤锅炉，设计燃煤量30t/h，燃用贵州当地煤，煤中含硫量高达4.5%以上。烟气量178000Nm3/h，排烟温度160℃左右，贵州宏福实业开发有限总公司是我国最大的磷化工企业，生产需要大量的硫酸，采用活性焦脱硫工艺，回收的SO2全部用于生产硫酸，形成一个环保产业链。目前国内采用活性焦干法烟气脱硫的项目如表2所示。
3.3 活性焦干法脱硫工艺的优缺点
3.3.1 优点
（1）转动设备少，维护工作量小；
（2）脱硫过程不用水，适用于水资源缺乏地区，适合我国贫水地区；
（3）烟气脱硫反应在120～140 ℃温度下进行，不需要对出口烟气加热；
（4）脱硫剂可再生循环利用，其以煤炭为原料生产，适合我国煤炭地区；
（5）副产品有更广泛的利用价值；
（6）在脱硫的同时还能脱硝及脱除二嗯英类及重金属；
（7）所产生的废物极少，不会对环境造成二次污染。
3.3.2 缺点
虽然活性焦干法烟气净化技术在日本和德国有大量运行在大型燃煤电厂和大型烧结机烟气脱硫脱硝方面的业绩，但是该技术仍存在技术转让费用高、投资和运行成本高的特点，此外该技术还存在若吸附装置控温不好就易发生着火事故的缺点。
4结论
活性焦干法烟气净化技术是集除尘、脱硫、脱硝、脱二嗯英、脱汞等重金属于一体的一种新型烟气净化技术，具有节水、污染少，吸附剂——活性焦可循环利用，副产品附加值高等特点，适用于煤炭丰富、水资源缺乏地区，并已成功用于燃煤电厂、钢铁、化工等企业的成熟烟气净化技术。在当前我国环境保护要求日益严格的背景下，尤其2016年后，汞等重金属将成为污染控制因子，活性焦干法烟气净化集成技术，可以与炉内脱硝、炉后除尘等常规技术重新组合成新的烟气净化工艺路线，降低烟气净化投资和运行成本，为我国环保行业提供新的减排方案。
参考文献
[1] 张斌等，工艺参数对活性焦烟气中联合脱硫脱汞性能的交互影响.[J]，煤碳学报，2010.09；
[2] 梁大明. 活性焦干法烟气脱硫技术[J]. 煤质技术，2008（6）：48-51.
[3] 高继贤等，活性焦（碳）干法烟气净化技术的应用进展[J]，化工进展，2011.05。
关键词：干法活性焦烟气净化
1前言
近年来我国火电装机容量不断增长，排放污染物的总量增加已对大气环境造成了很大影响。随着《大气污染防治行动计划》的颁布实施以及《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》通知的联合发布，节能减排要求更加迫切。活性焦干法烟气净化技术是可集除尘、脱硫、脱硝、脱汞等重金属于一体的一种新型烟气净化技术，在当前我国环境保护要求日益严格的背景下，该技术具有重要的推广运用价值。
2活性焦干法烟气净化技术简介
2.1 基本原理概述
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。
活性焦是以煤炭为原料生产的一种新型吸附材料。目前， 工业适用的活性焦为直径5mm 或9mm的柱状活性焦，其生产工艺如下图所示。
在一定温度下，烟气中的SO2、氧和水蒸汽等经过活性焦层时在活性焦表面活性点的催化作用下，SO2氧化为SO3后与水蒸汽反应生成硫酸，吸附在活性焦的孔隙内。反应式为：SO2+1/2O2+H20→H2SO4
吸附饱和的活性焦加热至400～500℃，硫酸可分解脱附，产生的主要分解物是SO2 、CO2 、H2O，其物理形态为富二氧化硫的气体。解析再生的活性焦可重复使用。解吸的主要反应式为： 2H2SO4+C→2SO2↑+2H20↑+CO2↑
经过解吸脱附后的活性焦，被冷却至120℃以下，筛选后由物料输送机械重新送至吸附反应器循环使用。
活性焦的加热解吸脱附反应释放出的SO2浓缩气（其中含20%-25%的SO2气体）送至副产物处理工序，采用成熟的化工工艺，可根据市场需求加工生产出多种含硫元素的产品，如硫酸、硫磺、单质硫、化肥或液态SO2等，整个过程中不消耗工艺水，没有废水、废渣产生，不对环境造成二次污染。
对于脱硫、脱硝集成净化单元，可在脱硫吸附上设置与脱硝装置，脱硫后的烟气在活性焦催化作用下烟气中的NOx与喷入的NH3在炭基表面发生选择性催化还原反应，将NOx分解为N2和H2O或硫酸铵，吸附于活性焦孔隙中，主要反应式如下：
4NO+O2+ 4NH3=4N2+6H2O
NH4HSO4+NH3→（NH4）2SO4
同时烟气中的粉尘、二嗯英类及重金属等有害物也可大部分清除，完成烟气脱硫、脱硝、除尘、脱除重金属集成净化[1]。
2.2 工艺系统组成
活性焦干法烟气净化系统由烟气系统、吸附系统、解吸脱附系统、活性焦输送系统、副产物处理系统等组成。
烟气通过引风機后进入烟气分配系统以一定流速进入吸附单元，均匀地穿过活性焦吸附层，烟气中的二氧化硫、汞、砷等重金属、HF、HCL和二噁瑛等大分子氧化物被活性焦吸附脱除，脱除后的净烟气经烟囱排放。吸附饱和的活性焦从吸附装置底部排出，通过输送系统运至解吸脱附系统进行加热再生；再生的活性焦经筛分后与补充的活性焦再送入吸附系统进行循环吸附使用。再生出的高浓度SO2气体送入副产物处理系统作为制酸工艺的原料。工艺流程示意如图1所示。
图1 工艺流程示意图[2]
3国内外应用现状和优缺点
3.1 国外应用和发展现状
活性焦干法烟气净化技术起源于德国，在20 世纪50 年代从德国开始研发和应用，60 年代日本开始研发推广，并于20世纪70年代进行工业示范，20世纪80年代开始工业应用。第一套工业装置于1984年在日本大牟田运行，用于处理燃煤电厂烟气，SO2和NOx脱除率分别达到98%和80%。随后，该技术相继在德国、韩国、澳大利亚等国推广使用，已应用于处理各种工业废气，如燃煤电厂烟气、烧结机烟气和垃圾焚烧烟气，涉及化工、电力、冶金等多个行业。
截至目前，最大规模的工业装置是2002年日本矶子电厂1号600MW燃煤机组的烟气脱硫脱硝装置，烟气处理量1806000Nm3/h，SO2和NOx脱除率分别达到95%和40%。国外已运行的烟气活性焦干法脱硫装置如表1所示。
3.2 国内应用和发展现状
我国在20世纪80年代开始研究烟气活性焦干法脱硫技术，并在四川豆坝电厂建成中试验装置。在国家“十五”863计划的支持下，南京电力自动化设备总厂、北京煤化工研究分院与贵州宏福实业开发有限总公司合作在贵州宏福自备热电厂试验完成了活性焦烟气脱硫装置，这是国内目前唯一的烟气活性焦干法脱硫工业装置。
该电厂现有两台75t/h循环流化床燃煤锅炉，设计燃煤量30t/h，燃用贵州当地煤，煤中含硫量高达4.5%以上。烟气量178000Nm3/h，排烟温度160℃左右，贵州宏福实业开发有限总公司是我国最大的磷化工企业，生产需要大量的硫酸，采用活性焦脱硫工艺，回收的SO2全部用于生产硫酸，形成一个环保产业链。目前国内采用活性焦干法烟气脱硫的项目如表2所示。
3.3 活性焦干法脱硫工艺的优缺点
3.3.1 优点
（1）转动设备少，维护工作量小；
（2）脱硫过程不用水，适用于水资源缺乏地区，适合我国贫水地区；
（3）烟气脱硫反应在120～140 ℃温度下进行，不需要对出口烟气加热；
（4）脱硫剂可再生循环利用，其以煤炭为原料生产，适合我国煤炭地区；
（5）副产品有更广泛的利用价值；
（6）在脱硫的同时还能脱硝及脱除二嗯英类及重金属；
（7）所产生的废物极少，不会对环境造成二次污染。
3.3.2 缺点
虽然活性焦干法烟气净化技术在日本和德国有大量运行在大型燃煤电厂和大型烧结机烟气脱硫脱硝方面的业绩，但是该技术仍存在技术转让费用高、投资和运行成本高的特点，此外该技术还存在若吸附装置控温不好就易发生着火事故的缺点。
4结论
活性焦干法烟气净化技术是集除尘、脱硫、脱硝、脱二嗯英、脱汞等重金属于一体的一种新型烟气净化技术，具有节水、污染少，吸附剂——活性焦可循环利用，副产品附加值高等特点，适用于煤炭丰富、水资源缺乏地区，并已成功用于燃煤电厂、钢铁、化工等企业的成熟烟气净化技术。在当前我国环境保护要求日益严格的背景下，尤其2016年后，汞等重金属将成为污染控制因子，活性焦干法烟气净化集成技术，可以与炉内脱硝、炉后除尘等常规技术重新组合成新的烟气净化工艺路线，降低烟气净化投资和运行成本，为我国环保行业提供新的减排方案。
参考文献
[1] 张斌等，工艺参数对活性焦烟气中联合脱硫脱汞性能的交互影响.[J]，煤碳学报，2010.09；
[2] 梁大明. 活性焦干法烟气脱硫技术[J]. 煤质技术，2008（6）：48-51.
[3] 高继贤等，活性焦（碳）干法烟气净化技术的应用进展[J]，化工进展，2011.05。