与传统的脱硫技术相比,炭法烟气脱硫技术具有耗水量低、无废水排放、无二次污染、脱硫剂可再生、硫可资源化回收、可实现多污染物联合脱除等特点,在燃煤烟气净化领域具有较广阔的应用前景。目前,在炭法脱硫技术的工业应用中,已开发了包括固定床、移动床在内的多种吸附工艺。固定床炭法脱硫工艺设备复杂,随着吸附的进行,脱硫阻力逐渐增大,脱硫效率逐渐降低。移动床炭法脱硫工艺则存在活性炭制备工艺复杂,制备成本高,热解气没有充分利用浪费能源,内表面利用率低,传质速率慢,存在机械损耗等问题。基于此,本文采用了一种新型的吸附工艺——流化床吸附工艺,该工艺成本低,气固混合均匀,传热传质性能优良,压降低,负荷调节范围大,负荷调节快,占地面积小等优点,同时,本文采用了粉状活性炭,在很大程度上减少了设备的磨损。本文在课题组前期研究的基础上,以“提高流化床内粉状活性炭的脱硫效率”为目标,通过数值模拟和实验研究,研究了运行条件和操作参数对流化床内粉状活性炭吸附SO2的影响特性。首先以低温沉降炉为研究对象开展粉状活性炭对SO2动态吸附特性的研究。重点考察活性炭当量比、反应温度、SO2含量、水分含量、氧气含量等关键参数对活性炭吸附SO2过程的影响。实验结果表明,在反应的初始阶段,气相中的SO2迅速向活性炭表面扩散,呈现较快的吸附速率,之后SO2的脱除过程受气相扩散和孔内迁移两方面的影响,吸附速率变缓；随着活性炭当量比的增加,提供了更多的比表面积和表面活性位,促进了S02向活性炭的迁移,活性炭脱硫效率逐渐增加；但由于存在竞争吸附,随着活性炭当量比的增加,单位质量活性炭吸附S02量先增加后降低；温度越高,物理吸附速率越低,化学吸附速率越高,而相对物理吸附速率,反应温度对化学吸附速率的影响可以忽略不计,故温度越高,吸附速率越低,脱硫效率越低；S02和H20在活性炭表面占据同一类活性中心,吸附态的S02被气相中的02氧化成S03后可与吸附在该活性中心的H20结合生成H2SO4,过量的H20可以将H2SO4从活性中心洗脱,储存于活性炭微孔中空出活性中心,以继续吸附,故SO2、O2、H2O体积分数越高,脱硫效率越高,单位质量活性炭吸附的SO2量越高。之后,在实验研究的基础上,以计算流体力学为方法,通过Fluent对流化床内活性炭吸附SO2的过程进行了计算,并在中试试验台上进行了对比实验研究。数值模拟的结论与沉降炉实验所得结论相吻合,模拟值与中试实验值接近,表明数值模拟能较好的模拟流化床内粉状活性炭对SO2的吸附过程,为试验甚至现场应用提供了依据。模拟结果还表明随着烟气流量增加,停留时间缩短,脱硫效率降低,但烟气流速增加,气体扰动增大,传质阻力降低,故脱硫效率降低趋势变缓。同时,中试实验结果显示当活性炭当量比为10.8时,脱硫塔出口SO2浓度为22.88mg/m3,达到了超净排放的水平；新活性炭对于SO2具有较高的吸附速率,只送入新活性炭,脱硫效率为69.4%,而只送入循环活性炭,脱硫效率仅为29.4%,当循环建立,循环倍率为8时,脱硫效率提高为76%,由于活性炭的竞争吸附,存在循环活性炭以及新活性炭的脱硫效率低于两者单独存在时的脱硫效率之和；微孔是S02吸附和转化的主要区域,吸附后的微孔孔容下降46.3%,且吸附后的活性炭吸附容量较低。