การประยุกต์ใช้ถ่านกัมมันต์ในการปล่อยก๊าซไอเสียและการปฏิเสธในโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน

ถ่านกัมมันต์มีโครงสร้างรูขุมขนที่ได้รับการพัฒนาอย่างมากและพื้นที่ผิวที่เฉพาะเจาะจงขนาดใหญ่ดังนั้นจึงมีการดูดซับที่แข็งแกร่งควบคู่ไปกับพื้นผิวของถ่านกัมมันต์มีกลุ่มการทํางานที่มีออกซิเจนหลายกลุ่มดังนั้นจึงเป็นตัวดูดซับตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวเร่งปฏิกิริยาที่ยอดเยี่ยม

1.หลักการของการปล่อยก๊าซคาร์บอนกัมมันต์

การดูดซับของเปิดใช้งานแล้วคาร์บอนสําหรับ SO2 รวมถึงการดูดซับทางกายภาพและการดูดซับสารเคมี เมื่อไม่มีไอน้ําและออกซิเจนในก๊าซไอเสียการดูดซับทางกายภาพส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นและปริมาณการดูดซับมีขนาดเล็ก เมื่อก๊าซไอเสียมีไอน้ําและออกซิเจนเพียงพอการขจัดซัลฟูไรซ์ก๊าซคาร์บอนกัมมันต์เป็นกระบวนการของการดูดซับสารเคมีและการดูดซับทางกายภาพ การดูดซับทางกายภาพเกิดขึ้นครั้งแรกจากนั้นการเกิดออกซิเดชันตัวเร่งปฏิกิริยาของ SO2 ที่ดูดซับบนพื้นผิวของถ่านกัมมันต์ถึง H2 SO4 ในที่ที่มีน้ําและออกซิเจน

2.กระบวนการปฏิกิริยาการขจัดซัลฟูไรคาร์บอนที่เปิดใช้งานในที่ที่มี H2O

การสลายตัวของก๊าซคาร์บอนปล่องไฟที่เปิดใช้งานแตกต่างจากเทคโนโลยีการขจัดซัลเฟอร์ไรซ์ก๊าซไอเสียอื่น ๆ มันเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ทฤษฎีการดูดซับ microporous แบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตามกระบวนการดูดซับนี้แตกต่างจากเทคโนโลยีการทําน้ําให้บริสุทธิ์แบบดูดซับอุตสาหกรรมทั่วไปเนื่องจากเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนมวลการดูดซับวัสดุหลายองค์ประกอบดังนั้นกระบวนการดูดซับจึงซับซ้อนมาก ในที่ที่มีน้ําในที่ใกล้เคียงกับพื้นผิวของถ่านกัมมันต์พื้นผิวรูรูขุมขนขนาดใหญ่และรูขนาดเล็กทั้งหมดสามารถสร้างน้ําไอน้ํา SO2, SO2-3, SO2-4 และส่วนประกอบอื่น ๆ ของส่วนผสมที่ซับซ้อนการปรากฏตัวของโมเลกุลเหล่านี้หรือไอออนและปริมาณหรือสามารถส่งเสริมการปรับปรุงประสิทธิภาพของการดูดซับ หรือสามารถเปิดใช้งานความสามารถในการดูดซับคาร์บอนของ การมีส่วนร่วมของ H2O จะเปลี่ยนกลไกปฏิกิริยาของ SO2 บนพื้นผิวคาร์บอนและมีสมมติฐานมากมายเกี่ยวกับกระบวนการปฏิกิริยา Lizzio, Mochida, Cazorla-Amoros et al. เชื่อว่า SO2 และ O2 แข่งขันกันเพื่อไซต์ที่ใช้งานอยู่ ในบรรดาปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เป็นไปได้สามประการมีเพียงสูตรต่อไปนี้เท่านั้นที่สามารถดําเนินการได้อย่างราบรื่น: C -- SO2 + O2 + C -- SO3 + C -- O นั่นคือมีเพียงออกซิเจนที่เป็นก๊าซเท่านั้นที่สามารถตอบสนองต่อ SO2 ที่ดูดซับได้

ทามูระเชื่อว่าโมเลกุล H2O, SO2 และ O2 สามารถดูดซึมได้ด้วยถ่านกัมมันต์ ตราบใดที่มีระยะห่างที่ใกล้เคียงกันมากพอและการกําหนดค่าเชิงพื้นที่บางอย่างพวกเขาสามารถตอบสนองโดยตรงซึ่งกันและกันและสร้าง H2 SO4 ในที่สุด ในแบบจําลองทางทฤษฎีนี้ สมการออกซิเดชันคือ C -- SO2 +C -- O C -- SO3 +C

Zawadzki et al. เชื่อว่าการมีส่วนร่วมของ H2O เปลี่ยนกลไกปฏิกิริยาของ SO2 บนพื้นผิวคาร์บอนและปฏิกิริยาออกซิเดชันไม่สามารถดําเนินการได้ในกรณีที่ไม่มี H2O ในการปรากฏตัวของ H2O กลุ่มการทํางานของ pyranone และอิเล็กตรอนπ delocalized บนพื้นผิวของคาร์บอนกัมมันต์ทําปฏิกิริยากับโมเลกุล H2O เพื่อสร้าง H2O2 ซึ่งสามารถออกซิไดซ์ H2 SO3 ที่เกิดขึ้นหลังจาก SO2 ละลายในน้ําเป็น H2 SO4

เราเชื่อว่าในที่ที่มีน้ําจํานวนไซต์การดูดซับที่มีประสิทธิภาพไม่ได้ถูกกําหนดโดยปริมาณและจํานวนไมโครพอร์และทฤษฎีการเติมไมโครปอร์ไม่เหมาะสําหรับการดูดซัลฟิวไรคาร์บอนกัมมันต์ด้วยการชะล้างน้ํากลไกทามูระและทฤษฎี Lizzio ไม่เหมาะสําหรับเทคโนโลยีนี้ การวิเคราะห์ทางทฤษฎีของ Zawadzki เป็นคําอธิบายที่สมเหตุสมผล พื้นผิวของถ่านกัมมันต์ควรเป็นไปตามสมการต่อไปนี้: SO2 · H2O +H2O2 2H+ -- SO2-4 +H2O.

3.หลักการกําจัดไนโตรเจนด้วยถ่านกัมมันต์

เทคโนโลยีการปฏิเสธคาร์บอนกัมมันต์สามารถแบ่งออกเป็นวิธีการดูดซับวิธีการลดตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเลือก NH3 และวิธีการลดคาร์บอนร้อน วิธีการดูดซับใช้โครงสร้าง microporous และกลุ่มการทํางานของถ่านกัมมันต์เพื่อดูดซับ NOx และออกซิไดซ์ NO ที่มีปฏิกิริยาต่ําถึง NO2 ที่มีปฏิกิริยาสูง เกี่ยวกับกลไกการดูดซับคาร์บอนกัมมันต์ NOx ยังคงมีความแตกต่างอย่างมากระหว่างนักวิจัย วิธีการลดตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเลือก NH3 ใช้ถ่านกัมมันต์เพื่อดูดซับ NOx เพื่อลดพลังงานการเปิดใช้งานของปฏิกิริยาระหว่าง NOx และ NH3 และปรับปรุงอัตราการใช้ประโยชน์ของ NH3 วิธีการลดคาร์บอนร้อนคือการใช้ปฏิกิริยาคาร์บอนและ NOx ที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้าง CO2 และ N2 ข้อดีคือไม่จําเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาคาร์บอนที่เป็นของแข็งมีราคาถูกแหล่งกว้างความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยาสามารถนํากลับมาใช้ใหม่ได้ อย่างไรก็ตามการศึกษาจลน์แสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาระหว่าง O2 และคาร์บอนนั้นเร็วกว่าระหว่าง NOx และคาร์บอนดังนั้นการปรากฏตัวของ O2 ในก๊าซไอเสียจะเพิ่มปริมาณการใช้คาร์บอน

ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการดูดซับ SO2 บนถ่านกัมมันต์ส่วนใหญ่เป็นการดูดซับสารเคมีและประสิทธิภาพการขจัดซัลฟูไรซ์มากกว่า 96% ด้วยส่วนผสมของ SO2 ความบริสุทธิ์สูงอากาศและไอน้ําเพื่อจําลองก๊าซปล่องควันอุตสาหกรรมจริง ส่วนผสมของ NOx ความบริสุทธิ์สูงอากาศและไอน้ําใช้ในการจําลองก๊าซปล่องควันอุตสาหกรรมที่เกิดขึ้นจริงและการดูดซับของ NOx โดยถ่านกัมมันต์รวมถึงการดูดซับทางกายภาพและการดูดซับสารเคมี ภายใต้เงื่อนไขที่ไม่มีก๊าซ SO2 ในการไหลของก๊าซประสิทธิภาพการกําจัดไนโตรเจนของถ่านกัมมันต์สูงกว่า 75% เมื่อถ่านกัมมันต์ถึงสมดุลการดูดซับแบบไดนามิก ส่วนผสมของความบริสุทธิ์สูง SO2, NOx, อากาศและไอน้ําถูกนํามาใช้เพื่อจําลองก๊าซปล่องควันอุตสาหกรรมที่เกิดขึ้นจริง เมื่อ SO2 และ NOx อยู่ในการไหลของก๊าซความสามารถในการดูดซับและเวลาความอิ่มตัวของการดูดซับของถ่านกัมมันต์เพิ่มขึ้นในขณะที่ประสิทธิภาพการขจัดซัลฟูไรซ์ความเร็วในการดูดซับและความยาวแถบดูดซับเปลี่ยนไปเล็กน้อย เนื่องจากการเปลี่ยน NO โดย SO2 ความสามารถในการดูดซับ NOx และเวลาสมดุลการดูดซับแบบไดนามิกของถ่านกัมมันต์ลดลงอย่างรวดเร็วประสิทธิภาพการกําจัดไนโตรเจนต่ํามากความยาวของแถบดูดซับ NOx เพิ่มขึ้นและความเร็วในการดูดซับลดลง ทั้ง SO2 และ NOx ไม่มีศูนย์ดูดซับที่ใช้งานอยู่เพียงอย่างเดียว แต่อยู่ร่วมกันในศูนย์การดูดซับที่ใช้งานอยู่ ถ่านกัมมันต์ดูดซับ SO2 โดยเฉพาะอย่างยิ่งเลือกและ NOx ของการดูดซับทางกายภาพจะถูกแทนที่และแก้ไขโดย SO2 Chemisorbed NOx สามารถส่งเสริมการดูดซับคาร์บอนกัมมันต์บน SO2 ในเวลาเดียวกัน SO2 ยังสามารถส่งเสริมการดูดซับของ NOx โดยถ่านกัมมันต์