微波-煤基炭脫除焦爐煙氣NOx的研究.pdf

1、隨著社會工業(yè)的發(fā)展，引發(fā)的環(huán)境問題日益嚴峻，首當其中的是NOx的排放近年來引起了人們的廣泛關注。NOx是引發(fā)霧霾、光化學煙霧、酸雨等一系列大氣污染的元兇之一，以前人們對NOx的控制排放重點關注在燃煤電廠、汽車尾氣等行業(yè)，而焦化行業(yè)排放的NOx未引起足夠的重視。2012年6月27日新發(fā)布的《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》(GB16717-2012)對焦化行業(yè)NOx排放提出了更嚴格的要求，為了適應新的環(huán)保政策，焦化行業(yè)除了在焦爐設計和加熱技術

2、方面來控制氮氧化物的排放外，還亟需引進尾氣脫硝技術。目前應用較廣的SCR、SNCR以及濕法脫硝等技術存在普遍脫硝成本高，副產品易引起二次污染等問題，因此尋找一種適合于焦化行業(yè)的低成本的、高效、綠色的脫硝技術是焦化行業(yè)目前迫切的需求。本論文針對焦化行業(yè)自身特點通過采用微波輻照技術，以煤基炭為吸附劑和還原劑，達到高效地脫除焦爐煙氣中的NOx，主要結論如下：
　?。?）通過對比不同來源的煤基炭在不同微波功率條件下脫硝性能，發(fā)現低品質煤制

3、備的煤基炭具有良好的脫硝性能。微波功率300w時，脫硝率為95.88％~98.10%，脫硝性能高于煉焦配煤制備的煤基炭（脫硝率為55.90%~60.56%），略低于產品煤基活性炭（脫硝率為100%），FTIR發(fā)現低品質煤含有較豐富的極性官能團，促進對NOx的吸附和對微波能的轉換，是一種低成本的、高效的微波脫硝炭材料。
　?。?）通過紅外熱成像儀研究發(fā)現煤基炭在微波場中，溫度分布并不均勻，高溫區(qū)集中在煤基炭的中心區(qū)域。當微波功率和煤

4、基炭質量一定時，煤基炭在微波場中溫度有一極值Tmax，且功率越大，Tmax越大。當煤基炭質量為20g時，微波功率為100~300w時, Tmax與微波功率P滿足方程Tmax=232.18ln(P)-879.7。
　　（3）煤基炭的脫硝性能隨微波功率、煤基炭質量、煙氣停留時間的增加而增大，隨流量、空速的增大而減小。微波功率為250w時，Tmax>400℃，當煤基炭質量為20g，煙氣流量為1000ml/min、NO濃度為268mg/m

5、3時，脫硝率達到92.35%。當NO濃度在268~804mg/m3時，脫硝率保持在84.25%~92.35%之間。O2的加入能促進脫硝，當氧含量從0%增大到4%時，脫硝率由90.00%提高到94.34%；CO2的加入對脫硝不利，當CO2濃度由0%增加到5%時，脫硝率由89.72%降到了81.35%；當煙氣中加入2%的水蒸氣，脫硝率由91.35%增大到93.98%，但當水蒸氣的含量增大到4%時，脫硝率開始下降。
　?。?）通過對微波

6、煤基炭脫硝的動力學研究表明，在快速反應區(qū)，反應速率滿足方程此處公式省略，微波-煤基炭脫硝反應的活化能從常規(guī)加熱條件下64 kJ·mol-1降為23.62kJ·mol-1。
　?。?）采用等體積浸漬法分別制備銅、鈷、鎳金屬基煤基炭催化劑，在微波功率為250w時三者脫硝率分別是96.91%、93.6%、94.87%，證明銅基煤基炭催化性能最好。對銅基催化劑進行XRD和SEM以及EDS表征，發(fā)現起催化作用的是CuO，呈不規(guī)則薄片狀，附著

7、在炭表面和孔隙中。
　?。?）通過正交試驗驗證了微波-銅基煤基炭脫硝技術在處理模擬煙氣的應用時發(fā)現，影響脫硝率因素的主次順序是：功率（溫度）>流量>煤基炭質量>催化劑用量，在最佳反應條件（P=300w，L=1000ml/min，m=30g，ωCu=0.5%）下，微波-銅基煤基炭處理模擬焦爐煙氣脫硝率達到96.62%，Nox濃度從410mg/m3降至13.86mg/m3，遠低于國家排放標準，實現了低成本的、高效、綠色的焦爐煙氣治理。