微波-煤基炭脫除焦?fàn)t煙氣NOx的研究.pdf

1、隨著社會(huì)工業(yè)的發(fā)展，引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，首當(dāng)其中的是NOx的排放近年來(lái)引起了人們的廣泛關(guān)注。NOx是引發(fā)霧霾、光化學(xué)煙霧、酸雨等一系列大氣污染的元兇之一，以前人們對(duì)NOx的控制排放重點(diǎn)關(guān)注在燃煤電廠、汽車(chē)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(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16717-2012)對(duì)焦化行業(yè)NOx排放提出了更嚴(yán)格的要求，為了適應(yīng)新的環(huán)保政策，焦化行業(yè)除了在焦?fàn)t設(shè)計(jì)和加熱技術(shù)

2、方面來(lái)控制氮氧化物的排放外，還亟需引進(jìn)尾氣脫硝技術(shù)。目前應(yīng)用較廣的SCR、SNCR以及濕法脫硝等技術(shù)存在普遍脫硝成本高，副產(chǎn)品易引起二次污染等問(wèn)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(shù)是焦化行業(yè)目前迫切的需求。本論文針對(duì)焦化行業(yè)自身特點(diǎn)通過(guò)采用微波輻照技術(shù)，以煤基炭為吸附劑和還原劑，達(dá)到高效地脫除焦?fàn)t煙氣中的NOx，主要結(jié)論如下：
　?。?）通過(guò)對(duì)比不同來(lái)源的煤基炭在不同微波功率條件下脫硝性能，發(fā)現(xiàn)低品質(zhì)煤制

3、備的煤基炭具有良好的脫硝性能。微波功率300w時(shí)，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(chǎn)品煤基活性炭（脫硝率為100%），F(xiàn)TIR發(fā)現(xiàn)低品質(zhì)煤含有較豐富的極性官能團(tuán)，促進(jìn)對(duì)NOx的吸附和對(duì)微波能的轉(zhuǎn)換，是一種低成本的、高效的微波脫硝炭材料。
　?。?）通過(guò)紅外熱成像儀研究發(fā)現(xiàn)煤基炭在微波場(chǎng)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(dāng)微波功率和煤

4、基炭質(zhì)量一定時(shí)，煤基炭在微波場(chǎng)中溫度有一極值Tmax，且功率越大，Tmax越大。當(dāng)煤基炭質(zhì)量為20g時(shí)，微波功率為100~300w時(shí), Tmax與微波功率P滿足方程Tmax=232.18ln(P)-879.7。
　?。?）煤基炭的脫硝性能隨微波功率、煤基炭質(zhì)量、煙氣停留時(shí)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(shí)，Tmax>400℃，當(dāng)煤基炭質(zhì)量為20g，煙氣流量為1000ml/min、NO濃度為268mg/m

5、3時(shí)，脫硝率達(dá)到92.35%。當(dāng)NO濃度在268~804mg/m3時(shí)，脫硝率保持在84.25%~92.35%之間。O2的加入能促進(jìn)脫硝，當(dāng)氧含量從0%增大到4%時(shí)，脫硝率由90.00%提高到94.34%；CO2的加入對(duì)脫硝不利，當(dāng)CO2濃度由0%增加到5%時(shí)，脫硝率由89.72%降到了81.35%；當(dāng)煙氣中加入2%的水蒸氣，脫硝率由91.35%增大到93.98%，但當(dāng)水蒸氣的含量增大到4%時(shí)，脫硝率開(kāi)始下降。
　　（4）通過(guò)對(duì)微波

6、煤基炭脫硝的動(dòng)力學(xué)研究表明，在快速反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)速率滿足方程此處公式省略，微波-煤基炭脫硝反應(yīng)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(shí)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(duì)銅基催化劑進(jìn)行XRD和SEM以及EDS表征，發(fā)現(xiàn)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。
　　（6）通過(guò)正交試驗(yàn)驗(yàn)證了微波-銅基煤基炭脫硝技術(shù)在處理模擬煙氣的應(yīng)用時(shí)發(fā)現(xiàn)，影響脫硝率因素的主次順序是：功率（溫度）>流量>煤基炭質(zhì)量>催化劑用量，在最佳反應(yīng)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?fàn)t煙氣脫硝率達(dá)到96.62%，Nox濃度從410mg/m3降至13.86mg/m3，遠(yuǎn)低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了低成本的、高效、綠色的焦?fàn)t煙氣治理。