第2期 张东辉等：近绝热饱和温度对聚丙烯腈基活性碳纤维脱除烟气中$O,的影响 ·199· 2实验结果与讨论 2.1无水蒸气时烟气温度对脱硫效率的影响 在本次实验中，烟气流量为24L·min1,S02的 75 质量浓度控制在1200mg·m3,在无水蒸气存在的 65 条件下，脱硫效率与烟气温度的系见图5. 55 +ACF装载量M=50g ·-ACF装载量M=100g ·一ACF装载量M=150g 45 ◆AC装载量M=50g 45 ◆-ACF装载量M=200g 40 ·ACF装载量M=100g 35 ·一ACF装载量M=1S0g 10 20 30 4 30 ◆ACF装载量M=200g AAST/C 25 图6烟气温度变化时AAST对脱硫效率的影响 Fig.6 Effect of AAST on desulfurization efficiency when the gas 15 temperature changes 的过程中，脱硫效率逐渐增大，增速较平稳；在 AAST越过这个峰值区间再逐渐增大的过程中，脱 7585 105 反应温度，T℃ 硫效率几乎呈指数形式下降.原因是AAST越小， 图5无水蒸气时反应温度对脱疏效率的影响 水蒸气在ACF表面发生凝结并沉积的量就越大，有 Fig.5 Effect of gas temperature on desulfurization efficiency without 利于化学吸附反应发生，能够直接提高ACF的吸附 vapor 容量.但在AAST进一步降低的过程中，水蒸气在 从图5中可以看出，在无水蒸气存在的条件下， ACF表面发生凝结并沉积的量过大，以至在ACF表 ACF样品的脱硫效率较低.当无水蒸气存在时，即 面形成一层液膜，直接影响了SO2向ACF内孔隙扩 使在温度较低、ACF样品过量的情况下，其脱硫效 散的速度，对吸附反应造成了壁垒，导致了AC℉吸 率也只有40%左右.且随着反应温度的升高，脱硫 附速率的下降 效率会逐渐降低；随着ACF装载量的增大，脱硫效 2.3水蒸气体积分数改变AAST时对脱硫效率的 率逐渐增高.这是因为在不存在水蒸气的条件下， 影响 S02只能被物理吸附在活性炭表面，这种吸附属纯 在本次实验中，烟气反应温度控制在80℃，其 分子间引力，因此吸附量较小且具有很大的可逆性. 他实验参数不变，脱硫效率与AAST关系见图7. 当改变吸附条件时，如降低被吸附气体的分压或升 95 高系统的温度时，被吸附的气体很容易从固体表面 85 上逸出，故吸附量随温度的升高而迅速减少.物理 5 吸附的吸附容量与ACF表面积的大小成比例，故当 增加ACF装载量时，其脱硫效率显著增大.从图中 毫6 数据看到，仅通过发生物理吸附来使脱硫效率达到 ◆←ACF装载量M=50g 。ACF装载量M=100g 要求是不可行的，必须发生化学吸附才能显著提高 45 ·ACF装载量M=150g ◆ACF装载量M=200g ACF样品的脱硫效率，而在活性炭表面上的化学吸 356 10 20 30 40 附只有在水蒸气和O,同时存在时才能发生， AAST/C 2.2烟气温度改变AAST时对脱硫效率的影响 图7水蒸气体积分数变化时AAST对脱硫效率与的影响 在本次实验中，水蒸气体积分数为20%，其他 Fig.7 Effect of AAST on desulfurization efficiency when the volume 实验参数不变，脱硫效率与AAST的关系见图6. fraction of vapor changes 在模拟烟气水蒸气体积分数不变的情况下，模 在模拟烟气的温度不变的情况下，模拟烟气的 拟烟气温度越高，AAST越大.从图6中曲线可知， 水蒸气体积分数越高，AAST越小.从图7中曲线可 随着AAST的增大，脱硫效率呈现先增大后减小的 知，随着AAST的逐步增大，脱硫效率呈现先增大后 变化趋势.在AAST为15℃左右，脱硫效率出现峰 减小的变化趋势.但是不同的ACF装载量，脱硫效 值，而且在ACF装载量变化的情况下，这个峰值区 率的峰值区间不同，ACF装载量越大，其脱硫效率 间基本不变.在AAST从5℃到这个峰值区间增大 峰值区间越向AAST小的方向移动.比较图6和图第 2 期 张东辉等: 近绝热饱和温度对聚丙烯腈基活性碳纤维脱除烟气中 SO2 的影响 2 实验结果与讨论 2. 1 无水蒸气时烟气温度对脱硫效率的影响 在本次实验中，烟气流量为 24 L·min － 1 ，SO2 的 质量浓度控制在 1 200 mg·m － 3 ，在无水蒸气存在的 条件下，脱硫效率与烟气温度的关系见图 5． 图 5 无水蒸气时反应温度对脱硫效率的影响 Fig． 5 Effect of gas temperature on desulfurization efficiency without vapor 从图 5 中可以看出，在无水蒸气存在的条件下， ACF 样品的脱硫效率较低． 当无水蒸气存在时，即 使在温度较低、ACF 样品过量的情况下，其脱硫效 率也只有 40% 左右． 且随着反应温度的升高，脱硫 效率会逐渐降低; 随着 ACF 装载量的增大，脱硫效 率逐渐增高． 这是因为在不存在水蒸气的条件下， SO2 只能被物理吸附在活性炭表面，这种吸附属纯 分子间引力，因此吸附量较小且具有很大的可逆性． 当改变吸附条件时，如降低被吸附气体的分压或升 高系统的温度时，被吸附的气体很容易从固体表面 上逸出，故吸附量随温度的升高而迅速减少． 物理 吸附的吸附容量与 ACF 表面积的大小成比例，故当 增加 ACF 装载量时，其脱硫效率显著增大． 从图中 数据看到，仅通过发生物理吸附来使脱硫效率达到 要求是不可行的，必须发生化学吸附才能显著提高 ACF 样品的脱硫效率，而在活性炭表面上的化学吸 附只有在水蒸气和 O2 同时存在时才能发生． 2. 2 烟气温度改变 AAST 时对脱硫效率的影响 在本次实验中，水蒸气体积分数为 20% ，其他 实验参数不变，脱硫效率与 AAST 的关系见图 6． 在模拟烟气水蒸气体积分数不变的情况下，模 拟烟气温度越高，AAST 越大． 从图 6 中曲线可知， 随着 AAST 的增大，脱硫效率呈现先增大后减小的 变化趋势． 在 AAST 为 15 ℃ 左右，脱硫效率出现峰 值，而且在 ACF 装载量变化的情况下，这个峰值区 间基本不变． 在 AAST 从 5 ℃ 到这个峰值区间增大 图 6 烟气温度变化时 AAST 对脱硫效率的影响 Fig． 6 Effect of AAST on desulfurization efficiency when the gas temperature changes 的过程 中，脱 硫 效 率 逐 渐 增 大，增 速 较 平 稳; 在 AAST 越过这个峰值区间再逐渐增大的过程中，脱 硫效率几乎呈指数形式下降． 原因是 AAST 越小， 水蒸气在 ACF 表面发生凝结并沉积的量就越大，有 利于化学吸附反应发生，能够直接提高 ACF 的吸附 容量． 但在 AAST 进一步降低的过程中，水蒸气在 ACF 表面发生凝结并沉积的量过大，以至在 ACF 表 面形成一层液膜，直接影响了 SO2 向 ACF 内孔隙扩 散的速度，对吸附反应造成了壁垒，导致了 ACF 吸 附速率的下降． 2. 3 水蒸气体积分数改变 AAST 时对脱硫效率的 影响 在本次实验中，烟气反应温度控制在 80 ℃，其 他实验参数不变，脱硫效率与 AAST 关系见图 7． 图 7 水蒸气体积分数变化时 AAST 对脱硫效率与的影响 Fig． 7 Effect of AAST on desulfurization efficiency when the volume fraction of vapor changes 在模拟烟气的温度不变的情况下，模拟烟气的 水蒸气体积分数越高，AAST 越小． 从图 7 中曲线可 知，随着 AAST 的逐步增大，脱硫效率呈现先增大后 减小的变化趋势． 但是不同的 ACF 装载量，脱硫效 率的峰值区间不同，ACF 装载量越大，其脱硫效率 峰值区间越向 AAST 小的方向移动． 比较图 6 和图 ·199·