活性炭噴射耦合布袋除塵脫除燃煤煙氣有機污染物

呂 浩 馬修衛(wèi) 侯 勇 楊林軍

(東南大學(xué)能源熱轉(zhuǎn)換及其過程測控教育部重點實驗室， 南京 210096)

煤炭是我國的主要能源，煤燃燒過程中除了會產(chǎn)生粉塵、SOX、NOX等常規(guī)污染物，還會產(chǎn)生多種有機污染物，主要以揮發(fā)性有機化合物(VOCs)和半揮發(fā)性有機化合物(SVOCs)為主，如苯系物、脂環(huán)烴、直鏈烴及多環(huán)芳烴(PAHs)等.燃煤煙氣有機污染物濃度低、種類復(fù)雜、具有較高的毒性，燃煤電廠成為有機污染物排放的重要人為源[1-3].排放到大氣中的VOCs能參與光化學(xué)反應(yīng)，是大氣中臭氧以及二次有機氣溶膠的前驅(qū)物[4-5]，加強對燃煤煙氣中有機污染物的排放控制對提高環(huán)境質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義.

不同種類燃煤之間的組成成分差異較大，燃煤鍋爐的爐型不同，導(dǎo)致煙氣中有機污染物的具體成分也不同.目前國內(nèi)外的學(xué)者針對實際燃煤煙氣中有機污染物的排放量及具體組成分布進行了一定的研究.Fernández-Martínez等[6]通過對5個發(fā)電功率和燃煤種類均具有一定差異的西班牙燃煤電站進行測試，研究煤炭在燃燒過程中排放的煙氣中23種有機污染物的賦存情況，發(fā)現(xiàn)燃煤煙氣中氣態(tài)有機物的質(zhì)量濃度大多在200 μg/m3以內(nèi)，這表明燃煤煙氣中有機污染物的總體濃度較低.范志威[7]對不同種類煤炭的燃燒煙氣進行測試，發(fā)現(xiàn)燃煤煙氣中芳香烴的占比最高接近50%，這表明燃煤過程中有豐富的芳香烴隨煙氣排放，進入大氣環(huán)境.

有機污染物的控制一般有2種途徑：一種是從源頭上減少有機污染物的排放，如實施清潔生產(chǎn)，改進工藝流程和設(shè)備等；另一種則是末端治理，可以分為回收與銷毀2類技術(shù)，回收技術(shù)主要包括吸附、吸收、冷凝、膜分離等，銷毀技術(shù)包含燃燒、光催化降解、生物降解、等離子體分解等[8-9].吸附法是目前工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的方法，其工藝成熟、凈化效率高、能耗低、操作方便，具有較好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，特別適用于中低濃度、高通量的VOCs污染行業(yè)[10].根據(jù)燃煤煙氣現(xiàn)有的治理流程和凈化設(shè)備，吸附劑噴射耦合布袋除塵可以充分利用燃煤電廠現(xiàn)有除塵設(shè)備，僅需增加吸附劑噴射裝置，較為經(jīng)濟實用.

有機污染物的脫除效率主要受吸附劑和吸附質(zhì)的物理化學(xué)特性以及吸附操作條件影響.目前應(yīng)用于VOCs吸附控制領(lǐng)域的吸附劑主要包括活性炭、分子篩、活性氧化鋁、硅膠、黏土礦物、高分子吸附材料等.與其他吸附劑相比，活性炭因成本低、孔結(jié)構(gòu)豐富、比表面積大等優(yōu)勢成為應(yīng)用最廣泛的吸附材料[11].活性炭對VOCs的吸附研究多以針對工業(yè)VOCs的固定床吸附為主.本文針對燃煤煙氣大氣量、低濃度、高溫、成分復(fù)雜的特點[12-13]，構(gòu)建活性炭噴射耦合布袋除塵器(ACI+BF)試驗平臺，試驗考察了吸附質(zhì)分子性質(zhì)、吸附劑孔結(jié)構(gòu)以及煙氣中共存水分、飛灰、SO2等對吸附性能的影響，為ACI+BF工藝的應(yīng)用提供試驗基礎(chǔ).

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

采用2種孔徑結(jié)構(gòu)相差較大的商用木質(zhì)粉末活性炭作為吸附劑，活性炭目數(shù)為200目.將2種木質(zhì)粉末活性炭分別記作AC、NAC，其主要參數(shù)見表1.苯系物在燃煤煙氣中的相對體積質(zhì)量很大，尤其以甲苯、乙苯、鄰二甲苯的排放量最多[14-15].因此，試驗選取燃煤煙氣中代表性有機污染物甲苯、鄰二甲苯作為吸附質(zhì)，其主要性質(zhì)如表2所示.

表1 活性炭比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

表2 吸附質(zhì)物理性質(zhì)

1.2 試驗裝置

活性炭噴射耦合布袋除塵模擬試驗系統(tǒng)主要由電加熱器、管道系統(tǒng)、布袋除塵器、螺旋加料器、固體氣溶膠發(fā)生器等組成.加熱器用于加熱空氣以及調(diào)整煙氣溫度.管道由內(nèi)徑為67 mm的不銹鋼管焊接而成，管道中煙氣流速為10～12 m/s，符合《袋式除塵工程通用技術(shù)規(guī)范》(JBT 8532—2008)的設(shè)計要求.為最大程度減少熱損失，管道外包裹了2層保溫棉，管道(從活性炭入口至測點)的長度為17 m.經(jīng)過保溫后的管道系統(tǒng)，沿程的煙氣溫度分布分別為：加熱器出口處170～180 ℃，靜態(tài)混合器出口處150～160 ℃，布袋除塵器入口處為120～130 ℃，布袋除塵器出口處為100～110 ℃.布袋除塵器采用脈沖清灰的方式，內(nèi)部安裝有9個聚苯硫醚(PPS)材質(zhì)的濾袋，濾袋規(guī)格為φ133 mm×1 000 mm，總過濾面積為3.8 m2.通過調(diào)整引風(fēng)機頻率控制煙氣量.通過螺旋加料器將燃煤飛灰噴入管道中，用以配制含塵煙氣.有機物裝在三口燒瓶內(nèi)，將燒瓶置于恒溫水浴鍋中，通過控制水浴溫度以及氮氣吹掃的流量，控制進入管道中的有機物質(zhì)量濃度，經(jīng)過調(diào)試后，有機物的沿程質(zhì)量濃度降低了2%～3%，管道的吸附影響較小.采用固體氣溶膠發(fā)生器將活性炭噴入管道內(nèi).利用總烴分析儀(意大利POLARIS FID 300)在線檢測有機物的質(zhì)量濃度.本次試驗的測點位于布袋除塵器出口處.

1.3 材料表征

活性炭的孔結(jié)構(gòu)、比表面積、微孔/介孔分布等特征參數(shù)主要通過美國麥克儀器公司生產(chǎn)的ASAP2020型吸附儀進行表征.先將樣品在250 ℃的溫度下進行真空脫附處理，脫除活性炭吸附的水分等雜質(zhì).通過BET方法計算獲得活性炭的總比表面積，在相對壓力為0.990時，通過N2吸附量計算活性炭的總孔容，通過 HK法計算得孔徑小于2 nm的微孔孔徑分布，采用BJH方法得到孔徑為2～50 nm之間的介孔孔徑分布.

1.4 試驗流程

1) 在空氣氣氛條件下，主要通過對比AC、NAC兩種商用木質(zhì)活性炭分別對甲苯、鄰二甲苯的吸附效果，考察了活性炭比表面積及孔隙結(jié)構(gòu)和吸附質(zhì)分子性質(zhì)對吸附效果的影響.試驗過程采取控制變量法，控制以下操作參數(shù)：系統(tǒng)風(fēng)量為180 m3/h，布袋除塵器前管道煙氣溫度為120～130 ℃，一般煙氣中的有機物質(zhì)量濃度為1～20 mg/m3，本文試驗適當(dāng)增大質(zhì)量濃度為40～50 mg/m3.根據(jù)某電廠的吸附劑噴射耦合布袋除塵示范工程效果，實際工程應(yīng)用時所需活性炭噴射量在150 mg/m3以下即可.為使試驗對比效果顯著，將活性炭的噴射量增大為1.5 g/m3.在有機物質(zhì)量濃度穩(wěn)定后，采用PF-300總烴分析儀在線檢測實時質(zhì)量濃度，獲取實時吸附脫除效率，即

式中，η為有機物吸附脫除效率；C0為初始有機物質(zhì)量濃度，mg/m3；Ct為t時刻的有機物質(zhì)量濃度，mg/m3；t為時間，min.

基于前期試驗平臺調(diào)試，噴射60 min活性炭后，布袋除塵器出口VOCs質(zhì)量濃度幾乎不變，因此每組試驗持續(xù)60 min.取60 min時的吸附脫除效率作為ACI+BF系統(tǒng)對有機物的最終吸附脫除效率.試驗結(jié)束后，打開脈沖噴吹系統(tǒng)，對布袋除塵器進行脈沖清灰，將灰斗中的活性炭清除后，進行空氣吹掃120 min以消除試驗系統(tǒng)內(nèi)殘留的有機物與活性炭產(chǎn)生的誤差.

2) 在煙氣組分條件下，以AC作為吸附劑、鄰二甲苯作為吸附質(zhì)，分別在含水汽、含燃煤飛灰、含SO2以及水汽、飛灰、SO2共存的氣氛條件下開展吸附試驗.與空氣氣氛條件下相同，試驗過程控制系統(tǒng)風(fēng)量為180 m3/h，煙氣溫度為120～130 ℃，鄰二甲苯的質(zhì)量濃度為40～50 mg/m3，吸附劑噴射量為1.5 g/m3.管道內(nèi)水汽的體積分?jǐn)?shù)通過調(diào)節(jié)流量計分別設(shè)為2%、4%、6%；飛灰通過螺旋加料器噴入管道中，調(diào)節(jié)電機頻率使管道內(nèi)飛灰質(zhì)量濃度分別為5、10、15 g/m3；SO2的質(zhì)量濃度分別設(shè)為476、952、1 428 mg/m3.最后開展模擬煙氣水汽體積分?jǐn)?shù)2%、飛灰質(zhì)量濃度10 g/m3、SO2質(zhì)量濃度1 428 mg/m3的多組分共存條件下的吸附特性研究.

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 活性炭比表面積及孔隙結(jié)構(gòu)表征

活性炭的比表面積以及孔隙結(jié)構(gòu)是表征活性炭性能的重要指標(biāo)，采用低溫N2吸附/脫附法表征AC、NAC的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)，其結(jié)果如圖1所示.

圖1(a)分別為AC、NAC的吸附等溫線，根據(jù)國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)的劃分，氣體吸附等溫線可歸納成6種類型，AC與NAC的吸附等溫線屬于Ⅳ型吸附等溫線[16]，其特征是在相對壓力較高的區(qū)域出現(xiàn)回滯環(huán)，這說明吸附劑存在介孔結(jié)構(gòu).在相對壓力較高時，吸附質(zhì)在介孔內(nèi)發(fā)生毛細凝聚現(xiàn)象，導(dǎo)致吸附量陡然上升，同時出現(xiàn)吸附滯后現(xiàn)象，因而呈現(xiàn)回滯環(huán)及曲線上揚[17].由圖1(a)可以看出，NAC的吸附體積遠小于AC，說明其比表面積和孔容遠小于AC.圖1(b)、(c)分別為AC、NAC的微孔與介孔孔徑分布圖，可見AC相對于NAC具有更大的微孔孔容，且微孔相對更多地屬于超微孔(孔徑小于0.7 nm的微孔)，在0.6 nm附近出現(xiàn)頂峰，而NAC的微孔孔容不僅較小，而且孔徑相對于AC向更大的方向偏移，更多地分布在0.7 nm附近；同時，AC與NAC都具有明顯的介孔結(jié)構(gòu)，介孔孔徑分布都比較廣，主要集中在2～20 nm之間，AC具有更大的介孔孔容和孔徑分布范圍.由表1吸附劑比表面積與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)可見，AC、NAC的微孔孔容分別為0.534 6、0.173 2 cm3/g，分別占總孔容的51.8%和46.3%，平均孔徑為3.88和4.17 nm，說明這2種吸附劑不僅具有較大的微孔孔容，同時具有較大的介孔孔容，有利于對大分子吸附質(zhì)的吸附.

(a) N2吸附等溫線

(b) 微孔孔徑分布

(c) 介孔孔徑分布

2.2 吸附質(zhì)性質(zhì)對吸附脫除效率的影響

吸附質(zhì)的特性是影響吸附性能的重要因素.吸附質(zhì)特性主要是指吸附質(zhì)的分子量、沸點、分子直徑、分子極性等.圖2(a)、(b)分別展示了在風(fēng)量為180 m3/h、煙氣溫度為120～130 ℃時，初始質(zhì)量濃度45 mg/m3的甲苯和鄰二甲苯分別對AC、NAC的實時吸附脫除效率曲線.

由圖2可以看出，甲苯、鄰二甲苯的吸附脫除效率都隨時間增加而提高，這是因為活性炭噴射進入后，隨著活性炭在管路中停留時間的增加，活性炭與有機物接觸越均勻，濾袋上形成吸附濾層越完整，有機物被吸附后，質(zhì)量濃度不斷降低.甲苯、鄰二甲苯在相同活性炭上的吸附效果差別較為明顯，鄰二甲苯在AC、NAC上的吸附脫除效率比甲苯分別高9.96%、9.02%，其中鄰二甲苯在AC上的吸附脫除效果最好，為56.68%；同時可以觀察到雖然甲苯的吸附脫除效率低于鄰二甲苯，但是其吸附脫除的速率在活性炭剛剛噴入管路中時要高于鄰二甲苯.造成這種現(xiàn)象的原因是鄰二甲苯的分子量與沸點要高于甲苯.氣體在多孔吸附劑上的物理吸附過程類似于氣液相變，其中由于較強的分子間作用力，沸點較高的吸附質(zhì)將比沸點較低的吸附質(zhì)優(yōu)先被吸附[18].Chiang等[19]提出，這種類液體的冷凝作用在活性炭吸附氣態(tài)有機物過程中起著重要作用；Oh等[20]從甲醇、乙醇、甲基乙基酮、苯、正丙醇、甲苯和鄰二甲苯等VOCs的吸附穿透曲線中給出了飽和吸附量與沸點的方程，相關(guān)系數(shù)r2為0.988，該方程證明了同種活性炭吸附脫除有機物的性能與吸附質(zhì)沸點成正比相關(guān)，吸附質(zhì)沸點越高，其吸附脫除效率也越高.

(a) AC

(b)NAC

甲苯的吸附脫除速率略高，這是因為其分子量和分子尺寸都要小于鄰二甲苯.氣體的擴散速率控制了氣體在多孔吸附劑上整個物理吸附過程的速率，相同狀態(tài)下，一般分子量越低、分子尺寸越小，擴散速率越大.此外，產(chǎn)生這種現(xiàn)象也與甲苯和鄰二甲苯的極性差異有關(guān).從偶極矩來看，甲苯的極性要弱于鄰二甲苯；通常極性VOCs更容易吸附在帶有極性基團的吸附劑上，而非極性VOCs更容易吸附在不帶極性基團的吸附劑上，活性炭表面一般是非極性的，同時由于可能存在一些極性官能團而具有微弱的極性，因而活性炭對非極性VOCs的吸附性能更佳[21].吸附質(zhì)的極性越低，與活性炭的吸附親和力越高，這是導(dǎo)致甲苯吸附速率略高的原因.鄰二甲苯的吸附脫除效率更高的原因是氣態(tài)有機物在吸附劑上的物理吸附為放熱反應(yīng)，在本試驗較高的溫度條件下，沸點高低的影響要強于極性強弱的影響.

2.3 吸附劑孔隙結(jié)構(gòu)對吸附脫除效率的影響

對吸附劑自身來說，其吸附性能一般由孔隙結(jié)構(gòu)決定[22-23].吸附劑的孔隙結(jié)構(gòu)包括孔容、孔徑分布、比表面積、孔徑大小.從圖2還可以看出，不論是甲苯還是鄰二甲苯，AC 的吸附效果都要優(yōu)于NAC，吸附脫除效率分別高8.26%、9.21%.這是因為AC的比表面積、孔容積都要高于NAC，由表2可知，AC的比表面積為1 064.3 m2/g，總孔容為1.032 6 cm3/g，而NAC的比表面積和總孔容分別只有358.55 m2/g、0.374 0 cm3/g.吸附劑比表面積越大，一般具有更多的表面活性位點，其吸附性能也就越好.實際上，孔徑分布也是影響吸附脫除效率的重要因素之一，AC的微孔孔徑分布集中在超微孔以下，而超微孔很大程度上決定了吸附劑對氣態(tài)有機物的吸附能力.Lillo-Ródenas等[24]在研究活性炭對苯的吸附性能時，發(fā)現(xiàn)超微孔的含量比微孔含量更能代表吸附劑的吸附能力.

2.4 煙氣共存組分對吸附脫除效率的影響

2.4.1 水汽對吸附脫除效率的影響

以AC為吸附劑、鄰二甲苯為吸附質(zhì)，風(fēng)量溫度等其他操作條件不變，改變水汽體積分?jǐn)?shù)分別為2%、4%和6%，測試水汽對有機物吸附脫除效率的影響，試驗結(jié)果見圖3.

圖3 水汽影響

如圖3所示，煙氣中的水汽明顯降低了ACI+BF工藝對鄰二甲苯的吸附脫除效率.水汽體積分?jǐn)?shù)2%、4%、6%工況下，吸附脫除效率分別較無水汽工況下降了6.81%、20.49%、24.94%.可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水汽含量越高，ACI+BF工藝去除有機物的效率就越低，尤其是在高水汽含量時，抑制效果更強.這是因為水分子會競爭性地占據(jù)孔隙中的位置，從而抑制氣態(tài)有機物在活性炭上的吸附，這與文獻[25]的結(jié)果一致.Dubinin-Serpinsky理論是關(guān)于活性炭吸附水分子普遍認可的解釋之一，該理論認為水分子首先吸附在活性炭表面的氧官能團上，然后通過氫鍵吸附更多的水分子.隨后，隨著水蒸氣壓力的增加，形成水團，然后在活性炭的孔隙中發(fā)生毛細管凝結(jié)[26].有學(xué)者提出較低含量的水汽在與氣態(tài)有機物發(fā)生競爭吸附的同時，會略微促進氣態(tài)有機物在活性炭上的吸附，但是因為活性炭表面的活性位點被水分子占據(jù)，總的吸附脫除效率還是會略微下降[27-28].這能夠解釋2%水汽體積分?jǐn)?shù)工況下，有機物的吸附脫除效率下降程度比4%和6%水汽體積分?jǐn)?shù)工況下相對偏小.

2.4.2 燃煤飛灰對吸附脫除效率的影響

以AC為吸附劑、鄰二甲苯為吸附質(zhì)，風(fēng)量溫度等其他操作條件不變，模擬煙氣中的飛灰質(zhì)量濃度依次為5、10、15 g/m3.飛灰的粒徑分布集中在2～10 μm，其中粒徑在5～6 μm之間的飛灰約占80%.

如圖4所示，添加不同質(zhì)量濃度的燃煤飛灰后，ACI+BF工藝對鄰二甲苯的吸附脫除效率出現(xiàn)了不同程度的下降.燃煤飛灰質(zhì)量濃度為5、10、15 g/m3工況下，吸附脫除效率比無飛灰工況分別下降了8.58%、6.70%、1.61%.可以看出，燃煤飛灰有抑制吸附脫除有機物的作用，但是與水汽不同，飛灰的加入抑制作用不僅遠小于水汽，并且飛灰質(zhì)量濃度提高，吸附脫除效率降低程度減小，這恰好與水汽相反.實際上，已有研究表明，燃煤飛灰具有一定的吸附能力[29].當(dāng)飛灰質(zhì)量濃度較低時，由于飛灰在活性炭表面產(chǎn)生了覆蓋作用，使得有機物從氣相主體向活性炭外表面的擴散減弱，從而導(dǎo)致吸附阻力的升高并最終引起吸附效果下降.但ACI+BF工藝并不是僅依靠攜帶流吸附達到去除有機污染物的目的，當(dāng)飛灰噴射量較高時，布袋除塵器濾袋上的活性炭-飛灰混合濾層的形成速度會加快，且更完整，擁有一定吸附能力的飛灰與活性炭形成的濾層在吸附脫除有機物的過程中也有著重要作用.因此，質(zhì)量濃度相對較高的飛灰可以一定程度上減弱飛灰在活性炭表面覆蓋作用產(chǎn)生的負面影響.

圖4 飛灰影響

2.4.3 SO2對吸附脫除效率的影響

以AC為吸附劑、鄰二甲苯為吸附質(zhì)，風(fēng)量溫度等其他操作條件不變，模擬煙氣中的SO2質(zhì)量濃度依次為476、952、1 428 mg/m3.如圖5所示，模擬煙氣中的SO2質(zhì)量濃度依次為476、952、1 428 mg/m3時，有機物的吸附脫除效率依次下降了0.566%、1.718%、6.662%.可以看出，煙氣中SO2對有機物的吸附有一定的抑制作用，與水汽相同，質(zhì)量濃度越高，抑制作用越強，但是其抑制作用要小于水汽.這與SO2在活性炭上的吸附機制有關(guān)，SO2初始吸附速率隨質(zhì)量濃度的增加而增大，隨吸附溫度的升高而減小，65 ℃吸附SO2時，SO2的反應(yīng)級數(shù)為0.896，隨著吸附溫度的升高，SO2的初始吸附速率常數(shù)和反應(yīng)級數(shù)逐漸減小，SO2初始吸附階段的活化能為-16.344 kJ/mol，說明在較高溫度下活性炭對SO2的吸附是不利的[30].因為本文試驗探究的是模擬煙氣條件下的吸附效果，煙氣溫度高達120 ℃以上，所以低質(zhì)量濃度SO2對有機物吸附脫除效率的影響很小，但是質(zhì)量濃度升高，其抑制作用會逐漸加強.

圖5 SO2影響

2.4.4 多組分共存煙氣對吸附脫除效率的影響

為了更加完整地探究燃煤煙氣組分對ACI+BF工藝脫除氣態(tài)有機物的影響，設(shè)計試驗考察了水汽、飛灰、SO2多組分共存時吸附脫除效率的變化.以AC為吸附劑、鄰二甲苯作為氣態(tài)污染物，風(fēng)量溫度等條件與之前一致，水汽體積分?jǐn)?shù)為2%，飛灰質(zhì)量濃度為10 g/m3，SO2質(zhì)量濃度為1 428 mg/m3，試驗結(jié)果如圖6所示.

圖6 多組分共存煙氣影響

將混合組分與單組分工況下的吸附脫除效率進行對比，可以發(fā)現(xiàn)ACI+BF工藝對有機物的吸附脫除效率由高到低依次為：初始吸附脫除效率、SO2、飛灰、水汽、模擬混合煙氣.可以發(fā)現(xiàn)，多組分煙氣共存的工況下，由于SO2、水汽、燃煤飛灰等抑制因素的增多而導(dǎo)致活性炭對有機物的吸附脫除效率更快地下降，吸附脫除效率僅為47.13%.實際上，SO2、水汽、氣態(tài)有機物在ACI+BF工藝上的競爭吸附十分復(fù)雜，尤其是針對高溫、高塵的燃煤煙氣工況下，類似的研究較少，關(guān)于吸附機理的研究有待深入探討.

2.5 ACI+BF吸附脫除燃煤煙氣有機物的機理

根據(jù)以上吸附性能和影響因素的分析，提出ACI+BF吸附脫除模擬煙氣中有機物的途徑.如圖7所示，在活性炭噴射之前，管道內(nèi)的有機物、水蒸氣、SO2的質(zhì)量濃度穩(wěn)定.隨著活性炭噴射進入管路中，吸附過程分為管路中的攜帶流吸附和布袋除塵器濾袋上發(fā)生的濾層吸附.活性炭噴射進入后，隨著活性炭在管路中停留時間的增加，與有機物均勻接觸，有機物被吸附后，質(zhì)量濃度不斷降低.在這個過程中，水蒸氣以及SO2在活性炭上與有機污染物發(fā)生競爭吸附，對有機物的吸附脫除產(chǎn)生了抑制作用，而燃煤飛灰則因?qū)钚蕴勘砻娈a(chǎn)生覆蓋作用，導(dǎo)致活性位點減少從而抑制了吸附.活性炭進入布袋除塵器后，在布袋上形成活性炭濾層.未飽和吸附的活性炭形成的濾層對有機物的吸附類似于固定床吸附.隨著噴射的進行，形成的吸附層越完整越厚，通過濾層的氣速也越低，接觸時間加長，其吸附效果也逐漸提高.但是濾層加厚，濾袋產(chǎn)生的壓降提高，因此需要及時脈沖清灰.在允許的壓降范圍內(nèi)，適當(dāng)延長清灰周期，可以提高有機物的脫除效率.飛灰的加入對于濾袋上濾層的形成有促進作用.從高質(zhì)量濃度飛灰條件下的吸附脫除效率高于低質(zhì)量濃度飛灰的吸附脫除效率可以看出，濾袋濾層吸附發(fā)揮了至關(guān)重要的作用.

圖7 ACI+BF脫除有機物的機理

3 結(jié)論

1) 在120 ℃的中高溫條件下，吸附質(zhì)的沸點是影響ACI+BF工藝對有機物吸附脫除效率的主要因素，沸點高的有機物吸附脫除效率更高.極性強弱影響吸附速率，極性較弱更有利于吸附.吸附劑的比表面積和微孔孔容越大，吸附能力越強.

2) 水汽會降低ACI+BF工藝對有機物的吸附脫除效率，低體積分?jǐn)?shù)時降低不明顯，高體積分?jǐn)?shù)時吸附脫除效率降低十分明顯；燃煤飛灰會對活性炭產(chǎn)生覆蓋，減少活性炭與有機物接觸面積從而降低了吸附脫除效率，高質(zhì)量濃度飛灰有利于濾袋吸附濾層形成，更完整的活性炭濾層會減弱覆蓋產(chǎn)生的抑制作用；SO2有一定抑制作用，中高溫條件下低質(zhì)量濃度對吸附脫除效率幾乎沒影響，隨著質(zhì)量濃度升高，抑制作用加強，吸附脫除效率明顯下降.

3) 煙氣中SO2、水汽和燃煤飛灰共存的工況下，吸附脫除效率下降程度最高，吸附脫除效率僅為47.13%，存在較大的改進空間.煙道攜帶流吸附效率與濾層吸附效率需要進一步展開定量研究.脈沖噴吹清灰周期影響濾袋上濾層的形成與完整度，可進一步研究確定最佳噴吹清灰周期，從而提高ACI+BF工藝的吸附脫除有機物效率.