載硫活性炭微波加熱及碳熱還原SO2研究.pdf

1、活性炭干法煙氣脫硫技術不但可以節(jié)約水資源，在脫除SO2及多種污染物的同時回收硫磺，并且脫硫后的活性炭可以重復利用，沒有二次污染等問題。但是活性炭生產制備過程中耗能大、價格成本高，若將活性炭脫硫一次就淘汰掉，必然會造成能源的浪費，同時還會造成二次污染等問題，極大限制了該技術的工業(yè)推廣與實際應用。微波輻照加熱法是近年來新興的一項加熱技術，該技術加熱特性明顯高于常規(guī)加熱方式，升溫更加迅速，溫度分布更加均勻，不僅具有熱效應，還能夠對部分反應起到

2、催化轉化的效果，能夠對某些極性物質進行選擇性加熱。活性炭的微波再生和SO2資源化利用技術已逐漸受到學者們的重視。但活性炭的微波再生技術，尤其是活性炭在微波場中的升溫特性研究較少，缺乏理論基礎。且含碳材料還原SO2的技術，目前研究多集中于常規(guī)加熱方式，對于微波催化含碳材料還原SO2技術研究較少。
　　本文借助有限元分析模擬仿真軟件COMSOL Multiphysics對活性炭在微波場中的升溫特性進行了模擬研究，同時探究了不同種類碳材

3、料對碳熱還原SO2的影響并且將常規(guī)加熱方式與微波加熱方式進行了對比。最后，通過對以上工作的分析和總結，對微波加熱活性炭再生還原一體化中試試驗臺完成了設計與搭建，并在中試試驗臺上進行了微波輻照載硫活性炭再生實驗，為活性炭脫硫技術在工業(yè)上的應用和推廣奠定了基礎。
　　本文首先通過基于有限元分析法的COMSOL Multiphysics模擬仿真軟件對載硫活性炭在微波場中的升溫特性進行了模擬研究。通過模擬結果可知，隨著微波輻照功率的增大，

4、活性炭在微波場中的升溫特性提高，溫升迅速且溫度分布更均勻;波導相對位置對物料在電磁場中的升溫特性影響較大，兩波導作用于同一微波腔體時，兩波導會產生相互干擾，使活性炭在微波場中的升溫特性變差，兩波導之間產生的干擾強度，由兩波導的相對位置決定;活性炭的物理性質對其在電磁場中的升溫特性影響較大，隨著加熱物質的相對介電常數虛部、相對磁導率實部及導熱系數的增大，加熱物質在電磁場中的升溫特性越好;同時，活性炭半徑、位置和微波腔體尺寸同樣對其在電磁場

5、中的溫度分布和電磁場分布產生較大影響。
　　其次，對碳熱還原SO2為單質硫進行了機理研究，并與微波輻照碳還原SO2進行了比較，綜合考慮SO2轉化率、S產率及S的選擇性，發(fā)現椰殼活性炭對SO2的還原效果最好;通過比較常規(guī)電加熱和微波輻照加熱兩種方式，發(fā)現微波加熱方式下SO2的還原效果高于常規(guī)加熱方式。
　　最后，通過分析和總結上述模擬和機理研究，對1MW原位粉狀活性焦聯合脫硫脫硝中試試驗臺中的微波再生-還原一體化部分進行了設計