[发明专利]一种燃煤烟气污染物联合脱除方法及其专用净化反应器

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及一种同时脱除燃煤烟气中多种污染物包括硫氧化物、氮氧化物、痕量剧毒元素汞及其化合物、挥发性有机污染物等的方法及其专用净化反应器，特别涉及一种利用活性炭纤维作为吸附材料的净化废气方法。

背景技术

煤燃烧除产生大量的硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)外，还释放出汞和有机污染物，已对大气环境和人体健康造成极大危害；尤其是汞的排放，由于毒性大又极易挥发难以控制，已成为我国重要的环境难题。

近年来，我国自主开发和引进了许多污染控制技术如烟气湿法脱硫(Flue Gas Desulfurization)(FGD)、选择性催化还原(Selected CatalyticReduction)(SCR)、选择性非催化还原(Selective Noncatalytic Reduction)(SNCR)、活性炭喷射(Activated Carbon Injection)(ACI)等。然而，这些技术基本是单一污染物控制，具有较大的局限性。随着环保法规的日益严格，除了SOx和NOx外，汞等重金属和有机污染物的控制日益受到重视。因此，寻求新的多污染物控制方法以及开发符合我国国情的污染物联合脱除技术具有重要意义。

炭基材料的多孔性质、丰富的表面化学结构和在排烟温度下的高活性使其成为多种污染物同时脱除的优选吸附材料。采用活性焦或活性炭(Activated Carbon)(AC)在工业上已实现高效脱硫脱硝以及硫的资源化回收利用，但还存在碳损、吸附设备庞大、资源化工艺复杂、烟气处理能力低等缺陷；如我国的四川大坝电厂已从国外引进一套活性炭脱硫脱硝装置并在运行中，但是这套方法利用活性炭颗粒同时脱硫脱硝而不能同时除汞，并且需要频繁再生，还需要消耗大量的氨才能达到较高的脱硝效率，而且活性炭磨损大，影响经济性，成本很高。近年来以AC负载不同过渡金属氧化物(如五氧化二矾V₂O₅)来促进脱硫脱硝，引起了广泛关注，但必须解决脱硝时二氧化硫SO₂的毒化问题以及其他痕量污染物的潜在影响。

作为第三代新型碳材料，与第二代颗粒状活性炭(Granular ActivatedCarbon)(GAC)相比，活性炭纤维(Activated Carbon Fiber)(ACF)具有比表面积大(300-1000倍于GAC)、孔隙结构独特(大量小于2nm微孔)、吸附容量大、吸附速度快、脱附与再生性能好、良好的化学稳定性(耐酸/耐碱/耐热)、易于成形等独特优势；而且可以通过表面修饰以改变官能团的种类与数量及分布、消除某些基团或增加活性中心、改变表面的酸碱性，从而提高对污染物的化学吸附脱除能力；被视为可取代AC的优质吸附剂或催化剂载体，广泛用于环保、化工、电子、医用以及食品卫生等领域。

活性炭纤维用于脱硫的研究从20世纪90年代末开始，日本九州大学Mochida首先提出采用ACF代替活性炭GAC连续脱硫的新方法并获得了90％以上的脱硫率。接下来的脱硝试验在没有SO₂和H₂O存在的条件下获得了90％的脱硝率。接着研究者们又发现表面有较多含氧官能团的活性炭纤维有较好的脱硫性能。Mochida在研究活性炭纤维时也发现表面官能团与活性炭纤维脱硫脱硝性能的关系密切；西班牙国立碳材料研究所曾用热处理(600-800℃)和化学法如硝酸处理活性炭纤维，发现能提高活性炭纤维的脱硫性能。近年来中、美、德、日、韩等国在活性炭纤维的制造、活化改性、表面官能团分析检测等方面取得了巨大的改进和突破，同时在采用活性炭纤维联合吸附脱除多种污染物的效率和机理研究方面投入了大量的人力物力，并取得了一些非常有意义的成果。