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摘要：介绍了以太西无烟煤为原料，采用回转式炭活化一体炉制备脱硫脱硝炭的生产工艺。实验结果表明：以太西无烟煤为原料，利用炭、活化一体技术，生产脱硫脱硝炭技术可行，生产的Ф9.0mm柱状脱硫脱硝炭，球磨强度大于99%，耐压强度大于370N，饱和硫容量大于16%，脱硝效率为75%，产品技术指标值满足指标需求。
关键词：回转式活化炉 脱硫脱硝活性炭
0 引 言
随着国内环境的不断恶化，雾霾天气越来越严重，国家对环保治理力度逐步加强，对发电厂、钢厂等尾气排放标准要求越来越严格。目前国内大部分企业均采用成熟的湿法烟气脱硫、脱硝技术。但我国是世界上水资源严重缺乏的国家之一，尤其是西部地区，水资源严重匮乏，因此，开发低成本的干法脱硫、脱硝技术显得尤为重要。
活性炭是一种具有发达孔隙结构和巨大比表面积的多孔炭材料，兼具物理吸附和化学吸附作用，因其表面含有多种官能团，所以活性炭不仅是优良的吸附剂，且可以作为优良的催化剂载体[1]。活性炭脱硫是利用活性炭吸附烟道气中的二氧化硫并将其氧化为硫酸贮存在孔隙内的烟气净化技术，属于干法烟气脱硫技术，活性炭脱硫具有以下优点：脱硫剂消耗少，耗水少，脱硫后的生成物以浓SO2、硫酸、硫磺等多种形式回收利用[2]。活性炭脱硫最早出现在19世纪下半叶，德国、日本等工业发达国家从20世纪60年代就开始研究开发此项技术[3]，80年代末开始推广应用，代表方法有：日立法、住友法、鲁奇法、BF法和Reidluft法等[4]。我国也于20世纪70年代开始研发应用活性炭烟气脱硫技术，随着环保要求的逐步趋紧，该技术已经在工业应用中取得了良好的效果[5]。
1 实验部分
1.1 主要原料
太西无烟煤，由于其具有分低、活性好、微孔发达的特性，作为制备活性炭的优质原料，生产的产品具有比表面积大、吸附性能强、灰分低等优点。太西无烟煤指标见表1.1：
表1.1 太西无烟煤工业分析和元素分析
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1.2 主要设备
回转式活化炉，炉体、电机、变频器、第一托圈、第一托轮、第二托圈、第二托轮、传动齿轮、冷却盘管、喉管、余热锅炉、引风机和空压机等组成。其炉体长9.2米，炉体外径1.5米，内径1.25米，炉体倾角0.5°，最大转数99秒/圈。炉体结构示意图如图1.1所示。
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1—支架平台；2—前喉管；3—进料口；4—前滚圈；5—炭、活化一体炉；
6—后滚圈；7—出料圈；8—后喉管；9—余热锅炉；10—引风机；
11—烟囱；12—传动链条；13—出料口。
图1.1 炭、活化一体炉结构示意图
1.3 脱硫脱硝炭制备工艺路线
脱硫脱硝炭的试生产工艺如下：首先将原料煤磨粉到一定细度（一般为200目通过率≥90%），按一定比例加入粘合剂和水，在一定温度下混合搅拌，待加入的粘合剂和水与煤粉充分的浸润、渗透及分散均匀后，通过液压成型系统在一定压力下用Ф9.5mm的压条模具挤压成炭条；成型条经风干后入炉进行炭化、活化。活化好的活化料经过筛分、包装即为柱状活性炭成品。其生产工艺流程如图1.2所示。
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图1-1 脱硫脱硝炭生产工艺流程
1.3.1 炭化料的制备
将太西无烟煤与配煤按一定配比混合磨粉，将磨好的混合煤粉和煤焦油按一定配比混合，搅拌5-8分钟，于Ф9.5mm模具下压制成型，晾干后，利用炭化炉进行炭化。Ф9.0mm柱状炭化料的理化指标如表1-2所示：
表1-2 柱状脱硫脱硝炭的炭化料指标
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1.3.2 脱硫脱硝炭的制备
由于Ф9.0mm柱状脱硫脱硝炭的主要控制指标是强度，试生产过程中可以通过适度增大加料量、提高炉体转速、减小活化剂蒸汽压力等手段来实现产品技术指标。利用炭化、活化一体工艺试生产Ф9.0mm柱状脱硫脱硝炭最佳的工艺参数见表1.16，终产品的技术指标见表1.17。图1.10为产品脱硝效果图。
表1.16 脱硫脱硝炭最佳生产工艺参数
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表1.17 脱硫脱硝炭技术指标
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图1.10 脱硫脱硝炭脱硝效率图（图2是图1的局部放大）
1.3.3.1脱硫脱硝炭孔隙结构
脱硫脱硝炭终产品经专业机构进行检测，得到脱硫脱硝炭的孔隙结构情况，具体情况见表1.18。
表1.18 脱硫脱硝炭孔隙结构
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根据表1.18可知，脱硫脱硝炭的比表面积利用BET多层吸附理论计算为298.69 m2/g，利用Langmuir单层吸附理论计算为468.60m2/g，由此可知，该活性炭具有发较达的中、大孔结构特征，与脱硫脱硝炭要求的空隙结果相符合。
1.3.3.2 试验控制重点
1.为了保证最终产品强度达到要求，必须严格控制各道工艺。在物料进入炭化炉后需提高炭化炉炉头温度，出料口的温度在800℃左右，炭化炉出料口的物料呈暗红色，炉头温度710℃，炉尾温度430℃，炉体转速53秒/转，该工艺控制下炭化料的强度可达99%。
2.为满足脱硫脱硝炭的技术指标，利用炭、活化一体炉试生产Ф9.0mm脱硫脱硝炭的过程中，要减小活化段，防止物料在炉内的过度活化，所以选择仅有炉前通入喉管，而炉后喉管插孔要堵严，防止空气进入炉内，以免烧失率增大而影响产品强度。
3.在活化过程中要控制好炉体的温度。温度太高，可以加大入料量
或提高炉体变频器的转频；如果温度降低，可通过减小炉体转速或者减少入料量，保证炉体持续正常运转，同时，为了保证炉体温度，需将余热锅炉烟管上的两个孔由两闭变成一开一闭，将引风机转频降低，尽量减少炉内含氧量，保证产品符合技术指标要求。
4.根据试验情况，柱状脱硫脱硝炭工艺参数容易控制，温度稳定。活化过程中活化介质的浓度和流量需严格控制，在满足指标要求的情况下争取实现产能最大化。
1.4试验结论
1.以太西超低灰无烟煤为原料，利用炭、活化一体技术，生产脱硫脱硝炭技术可行。
2.运用炭、活化一体技术，生产的Ф9.0mm柱状脱硫脱硝炭，经煤炭科学研究总院系统检测，球磨强度大于99%，耐压强度大于370N，饱和硫容量大于16%，脱硝效率为75%，产品技术指标值高于标准要求。
参考文献：
[1]梁大明．中国煤质活性炭[M]．北京：化学工业出版社，2008．
[2]卜洪忠，蒋建春.改性活性炭用于活性炭烟气脱硫[J]．林产化工通讯.2005，39（5）：29—33．
[3]徐息．活性炭吸附烟气脱硫技术的工业性实验[J]．电力环境保护.2001，17（1）：l-4．
[4]范菲，刘应书，王海鸿.活性炭烟气脱硫中影响脱硫效率因素的实验研究[J].现代化工.2012，32（5）：97-100.
[5]茹至刚．环境保护与治理[M]．北京：冶金工业出版社，1988．