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1、煤气化污染物有效脱除技术 第一部分 煤气化废气特点及污染物组成2第二部分 酸性气体脱除技术4第三部分 颗粒物捕集技术7第四部分 氮氧化物脱除技术11第五部分 二氧化碳捕集与封存15第六部分 生物处理技术应用19第七部分 新型吸附材料的研究22第八部分 煤气化污染物综合脱除工艺24第一部分 煤气化废气特点及污染物组成关键词关键要点主题名称：煤气化废气的来源和形成过程1. 煤气化过程产生的废气主要包括气化炉尾气、热解气和水煤气变换后的产物气。2. 气化炉尾气是煤在气化炉内与氧化剂反应生成的，主要是CO、H2、CO2和N2。3. 热解气是在缺氧条件下煤热裂解产生的，主要成分是CH4、C2H4、C2H
2、6和H2。4. 水煤气变换后的产物气中含有大量的CO2和H2S，需要脱除以满足后续工艺的要求。主题名称：煤气化废气的物化性质煤气化废气特点及污染物组成煤气化是一项将煤转化为合成气的技术。煤气化过程中产生的大量废气，主要通过燃烧和转化化学能来实现能源利用。废气中含有大量的污染物，对环境和人体健康构成威胁。煤气化废气特点1. 污染物种类多，浓度高煤气化废气中含有丰富的无机污染物和有机污染物，如硫化氢、氮氧化物、一氧化碳、多环芳烃、挥发性有机物等。其中，硫化氢、氮氧化物和多环芳烃的浓度相对较高。2. 废气量大，排放时间长煤气化过程通常是连续运行的，因此废气排放量大且持续时间长。3. 废气温度高，腐蚀
3、性强煤气化反应在高温下进行，产生的废气温度也较高。同时，废气中含有大量的酸性气体，对设备和环境具有较强的腐蚀性。4. 粉尘含量高煤气化过程中产生的大量粉尘，随废气一同排出。粉尘含量高会影响废气后续处理效率。煤气化废气污染物组成1. 无机污染物* 硫化氢（H2S）：煤气化废气中最主要的污染物，其浓度可高达数千ppm。主要来源于煤中的有机硫和元素硫。* 氮氧化物（NOx）：主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），浓度可达数百ppm。主要来源于煤中的有机氮和热力发电厂燃烧空气中的氮气。* 一氧化碳（CO）：废气中主要还原性气体，浓度可达数十ppm。主要来源于煤的热分解和不完全燃烧。* 氰化物（
4、CN）：主要以氰化氢（HCN）形式存在，浓度一般较低。主要来源于煤中氮化物的高温反应。* 氯化物（HCl）：主要来源于煤中无机氯和有机氯化物的挥发。浓度一般较低。* 氟化物（HF）：主要来源于煤中氟化物和氟硅酸盐的分解。浓度一般较低。2. 有机污染物* 多环芳烃（PAHs）：一类具有致癌性的有机化合物，主要来源于煤的热解和煤焦油的挥发。代表性物质包括苯并a芘（BaP）。* 挥发性有机物（VOCs）：包括苯、甲苯、二甲苯等，主要来源于煤的热解和石化工艺过程。* 有机硫化物：包括硫醇、硫醚等，主要来源于煤中的有机硫化物。* 酚类：包括苯酚、甲酚等，主要来源于煤的热解和酚醛树脂的分解。以上列出的只是
5、煤气化废气中常见的主要污染物。实际废气成分和浓度受煤种、煤气化技术和操作条件等因素的影响，可能存在差异。第二部分 酸性气体脱除技术关键词关键要点吸收法1. 利用液体吸收剂（如水、醇胺、氨水）吸收酸性气体，通过气液接触设备实现气体分离。2. 吸收剂选择取决于酸性气体的性质、吸收效率和经济性，常见吸收剂包括单乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、碳酸钾（K2CO3）。3. 吸收过程通常包括预洗、吸收反应、解析和尾气处理等步骤，可有效去除H2S、CO2等酸性气体。膜分离法1. 利用致密或非致密膜的渗透性能实现酸性气体的分离，膜材料的选择至关重要。2. 常见膜分离技术包括渗透气化、膜分离吸收、膜分离冷
6、凝等，膜的孔径、厚度和亲疏水性等特性影响分离效率。3. 膜分离法能耗较低、安装方便，但膜污染和寿命问题需要进一步解决。吸附法1. 利用固体吸附剂（如活性炭、沸石）对酸性气体的吸附作用进行分离。2. 吸附剂的选择取决于酸性气体的性质、吸附容量和再生方法，常见吸附剂包括活性炭、分子筛、沸石。3. 吸附法能耗低、工艺简单，但吸附剂再生和饱和问题需要优化。催化氧化法1. 利用催化剂促进酸性气体与氧气反应，转化为无害物质，如硫酸、二氧化碳等。2. 催化剂类型、反应条件和氧化剂的选择影响氧化效率，常见催化剂包括V2O5、MoO3、CuO等。3. 催化氧化法能耗较高、设备复杂，但氧化效率高、适用范围广。生物
7、脱硫法1. 利用微生物的代谢活动，将酸性气体转化为硫或硫化物等无害物质。3. 生物脱硫法环保、能耗低，但反应速率较慢、生物稳定性差。酸性气体脱除技术煤气化过程中产生的酸性气体主要包括二氧化碳（CO）、硫化氢（HS）和一氧化碳（CO）。这些气体会对环境和人体健康造成一系列危害，因此需要对它们进行有效脱除。二氧化碳脱除技术二氧化碳是煤气化产物中体积分数最高的酸性气体，也是温室气体。其脱除技术主要有：* 吸收法：利用化学吸收剂（如单乙醇胺MEA）将二氧化碳吸收，再通过再生器将吸收剂中的二氧化碳解析出来。吸收法工艺成熟，脱除效率高，但能耗较高。* 膜分离法：利用选择性透过膜，将二氧化碳从混合气体中分离
8、出来。膜分离法能耗低，但脱除效率一般。* 低温分离法：将混合气体冷却至很低的温度，使二氧化碳冷凝析出。低温分离法能耗较高，但脱除效率高，可达到99%以上。硫化氢脱除技术硫化氢是一种剧毒气体，对环境和人体健康危害极大。其脱除技术主要有：* 化学吸附法：利用化学吸附剂（如活性炭）将硫化氢吸附。化学吸附法工艺简单，脱除效率高，但容易出现吸附剂饱和的问题。* 氧化法：利用氧化剂（如空气或氧气）将硫化氢氧化成无害的硫元素。氧化法工艺成熟，脱除效率高，但会产生大量二次污染物。* 生物脫硫法：利用微生物将硫化氢转化为无害的硫元素。生物脫硫法能耗低，脱除效率一般。一氧化碳脱除技术一氧化碳是一种剧毒气体，其脱除
9、技术主要有：* 加氢转化法：将煤气化产生的合成气与氢气在催化剂的作用下反应，将一氧化碳转化为甲烷或二氧化碳。加氢转化法脱除效率高，但能耗较高。* 吸附法：利用吸附剂（如沸石分子筛）将一氧化碳吸附。吸附法能耗低，但脱除效率一般。* 膜分离法：利用选择性透过膜，将一氧化碳从混合气体中分离出来。膜分离法能耗较低，但脱除效率一般。综合脱除技术为了提高酸性气体脱除效率，降低能耗，往往采用多种脱除技术相结合的综合脱除工艺。例如：* 吸收-膜分离法：先用吸收法脱除大部分二氧化碳，再用膜分离法精脱剩余的二氧化碳。* 化学吸附-氧化法：先用化学吸附法脱除大部分硫化氢，再用氧化法脱除剩余的硫化氢。综合脱除技术可以
10、有效去除煤气化产物中的酸性气体，满足环保排放要求。脱除数据常见酸性气体脱除技术的脱除效率和能耗数据如下：| 脱除技术 | 二氧化碳脱除效率 | 硫化氢脱除效率 | 一氧化碳脱除效率 | 能耗 |-|-|-|-|-| 吸收法 | 90-99% | - | - | 高 | 膜分离法 | 70-90% | - | - | 中等 | 低温分离法 | 99% | - | - | 高 | 化学吸附法 | 90-99% | - | - | 低 | 氧化法 | 95-99% | - | - | 中等 | 生物脫硫法 | 80-95% | - | - | 低 | 加氢转化法 | - | - | 90-99% |
11、 高 | 吸附法 | - | 90-99% | - | 低 | 膜分离法 | - | - | 70-90% | 中等 |第三部分 颗粒物捕集技术关键词关键要点机械捕集技术1. 旋风除尘器：利用离心力将颗粒物从气流中分离，具有结构简单、操作方便、能耗低的优点；2. 袋式除尘器：采用过滤介质（滤袋）阻挡颗粒物，具有捕集效率高、运行稳定可靠的优点，但需要定期清洗或更换滤袋；3. 电除尘器：利用电场力使颗粒物荷电并沉降到集尘极上，具有捕集效率高、适用范围广的优点，但设备投资和维护成本较高。湿式捕集技术1. 旋流洗涤器：利用离心力和水力作用，使颗粒物与水液接触并分离，具有结构紧凑、能耗低的优点；2. 文
12、丘里洗涤器：利用高速气流和水雾的强烈混合作用，使颗粒物与水液碰撞并凝结，具有捕集效率高、阻力较大的优点；3. 水喷雾除尘器：利用水雾与含尘气流的充分接触，使颗粒物被水雾湿润并凝聚，具有结构简单、操作方便的优点，但需要较大数量的水源。颗粒物捕集技术颗粒物是煤气化过程中产生的主要污染物之一，其成分复杂，包括灰尘、烟尘、重金属和多环芳烃等。高效去除颗粒物对于环境保护和系统安全运行至关重要。1. 机械过滤技术1.1 袋式除尘器袋式除尘器是最广泛应用的颗粒物捕集技术之一，其工作原理是在过滤介质（滤袋）上形成一层粉尘层，利用过滤介质对颗粒物的捕集作用，达到净化目的。其捕集效率高，可达99%以上，适用于中大
13、颗粒物的捕集。1.2 电除尘器电除尘器通过利用高压电场使烟气中的颗粒物带电，然后在电场作用下沉降到集尘极上，从而实现颗粒物的去除。电除尘器的捕集效率极高，可达99.9%以上，适用于细颗粒物的捕集。2. 湿法除尘技术2.1 文丘里洗涤器文丘里洗涤器利用高速气体流产生的负压，将液体雾化成微小液滴与烟气充分混合，颗粒物与液滴碰撞后湿润团聚，增大粒径，然后通过除雾器分离。文丘里洗涤器的捕集效率可达95%以上，适用于中大颗粒物的捕集。2.2 喷淋塔喷淋塔利用多孔喷嘴将洗涤液喷洒成细小液滴，与烟气充分接触，颗粒物在液滴的包裹下湿润团聚，然后通过除雾器分离。喷淋塔的捕集效率一般为90-95%，适用于中大颗粒
14、物的捕集。3. 过滤膜技术3.1 微孔膜过滤微孔膜过滤利用聚合物薄膜上的微孔作为过滤介质，当烟气通过微孔膜时，颗粒物被阻留在膜表面，从而实现颗粒物的捕集。微孔膜过滤器的捕集效率可达99.9%以上，适用于细颗粒物和超细颗粒物的捕集。3.2 陶瓷膜过滤陶瓷膜过滤是利用陶瓷材料的多孔结构作为过滤介质，其孔径分布均匀，且耐高温、耐腐蚀。陶瓷膜过滤器具有高通量、高捕集效率和长使用寿命的特点，适用于细颗粒物和超细颗粒物的捕集。4. 其他技术4.1 静电沉降静电沉降是利用静电场使烟气中的颗粒物带电，然后在重力作用下沉降到集尘极上，从而实现颗粒物的捕集。静电沉降器的捕集效率可达95%以上，适用于中大颗粒物的捕
15、集。4.2 超声波雾化凝聚超声波雾化凝聚是利用超声波将洗涤液雾化为微小液滴，与烟气充分混合，颗粒物在液滴的包裹下湿润团聚，增大粒径，然后通过除雾器分离。超声波雾化凝聚器的捕集效率可达95%以上，适用于细颗粒物和超细颗粒物的捕集。颗粒物捕集技术的比较不同颗粒物捕集技术具有不同的特点和适用范围。下表对上述技术进行了比较：| 技术 | 捕集效率 | 适用颗粒物 | 特点 |-|-|-|-| 袋式除尘器 | 99%以上 | 中大颗粒物 | 运行成本低，维护方便 | 电除尘器 | 99.9%以上 | 细颗粒物 | 捕集效率高，能耗低 | 文丘里洗涤器 | 95%以上 | 中大颗粒物 | 净化效果好，耐腐蚀 | 喷淋塔 | 90-95% | 中大颗粒物 | 结构简单，运行成本低 | 微孔膜过滤 | 99.9%以上 | 细颗粒物、超细颗粒物 | 捕集效率高，通量大 | 陶瓷膜过滤
