电厂飞灰对烟气中汞吸附性能的试验研究

采用美同环保署(EPA)推荐的Ontario Hydro方法,在小型模拟燃煤烟气Hg吸附和形态转化试验台上研究了几种典型燃煤电厂灰样对模拟烟气中Hg的脱除效果.结果表明:袋式除尘器(FF)灰和消石灰只能吸附氧化态汞.在135℃时,SO2的存在能促进它们对Hg的吸附;电除尘器(ESP)灰由于残碳含量较高,对零价汞也有一定的吸附能力;消石灰对Hg吸附能力的主要因素是比表面积,其吸附能力随着比表面积的增大而增强;在含有SO2的烟气体系中,ESP灰和FF灰的吸附能力基本相当.SO2的存在大大提高了FF灰的吸附能力.     

燃煤烟气中Hg/Cl均相与非均相氧化机理

建立了燃煤烟气中Hg/Cl均相与非均相氧化动力学模型,其中非均相模型涉及到飞灰中未燃尽炭表面上的8个不可逆基元反应.将均相模型与非均相模型有效地结合起来形成多相反应模型,预测实际燃煤烟气中汞的形态分布.考虑了烟气成分、降温速率以及飞灰负荷对汞氧化的影响.结果表明,模拟预测结果与实验数据吻合较好,H_2O通过反应StCl(s)+H_2O→HCl+OH+StSA(s)抑制了汞的氧化.反应路径分析显示燃煤烟气中Hg/Cl氧化的主要反应路径是Hg~0→StHgCl(s)→HgCl_2.Hg0的氧化过程是:Hg~0首先在未燃尽炭表面上被氯化活性位氧化成StHgCl(s),然后被进一步氧化成HgCl_2并释放到烟气中.     

新型一体化半干法脱硫系统同时脱汞的试验研究与微观机理分析

对某台安装有新型一体化烟气脱硫(NID)系统的燃煤电站锅炉的煤、底渣、飞灰进行取样,测定了样品中汞的含量.并采用Ontario-Hydro 方法测定了 NID 系统前后烟气中汞的形态.利用比表面积及孔隙度分析仪、X衍射仪、扫描电镜和能谱仪对 NID 系统中各种灰的物理化学特性进行了分析,揭示了 NID 半干法脱硫系统同时脱除烟气中Hg的微观机理.结果表明:在 NID 半干法脱硫系统中,消石灰与飞灰可以充分混合,脱硫塔内飞灰循环倍率高,混合灰表面始终有新鲜的脱硫剂 Ca(OH)z,而且脱硫塔内有水合硅酸钙形成,颗粒团聚严重,对脱除烟气中的SO2 和 Hg 非常有利.NID 半干法脱硫系统对烟气中总汞的脱除效率高达86.6%～92.2%,对燃煤电站汞排放的控制效果显著.     

600MW燃煤电站烟气汞形态转化影响因素分析

燃煤电站汞排放是自然界人为汞排放的最大污染源,所以进行燃煤电站不同形态汞排放浓度的现场测试对了解和控制汞排放的规律有重要意义.采用国际上通用的Ontario Hydro方法对桌600MW燃煤电站ESP前、后的烟气进行采样,应用美国EPA标准方法测定了烟气中Hg0、Hg2 和HgP的浓度,应用DMA80测定固体样品(煤、底灰、ESP飞灰)中的汞浓度.测试结果表明:烟气经过ESP前后,烟气中汞形态发生了显著变化,Hg2 的比例由14.71％变为39.54％,Hg0由85.19％变为60.38％,HgP由0.10％变为0.08％.煤中的氯.烟气中的NOx、SO2、HCl和Cl2对烟气中氧化态汞的形成呈正相关.     

燃煤电站飞灰对汞的氧化和捕获的研究进展

综述了燃煤电站飞灰对汞的氧化和捕获的研究进展,简要介绍了煤燃烧过程中汞在飞灰中的富集规律,重点论述了飞灰本征特性(包括飞灰中未燃碳含量、岩相组分和微观结构形貌以及某些活性无机化学组分等)对飞灰脱汞性能的影响以及烟气化学组分(常规组分及HCl、SOx、NOx、Br等)对飞灰氧化和捕获汞的影响,最后提出了利用飞灰中磁珠颗粒进行脱汞的新思路.     

O_2_CO_2燃烧方式下燃煤Hg排放试验研究

采用沉降炉实验系统及燃煤烟气汞在线分析仪,试验研究了空气和O2/CO2气氛下,O2浓度、CaO和Fe2O3对煤样Hg排放的影响。从空气气氛切换至20%O2/CO2气氛时,褐煤烟气中气态单质汞(Hg0(g))浓度略降低,气态总汞(HgT(g))浓度略升高,烟煤则呈现相反趋势。O2/CO2气氛下,O2浓度为20%～25%时,烟煤的HgT(g)浓度变化不大,约19μg/m3;O2为30%时,HgT(g)浓度显著升高至23.2μg/m3;Hg0(g)浓度基本未受影响。CaO和Fe2O3可抑制Hg排放,且O2/CO2气氛下的效果优于空气气氛。CaO添加后可显著降低Hg0(g)浓度,同等O2浓度下,O2/CO2气氛更有利于HgT(g)的减排。Fe2O3加入后,HgT(g)浓度有所降低,O2浓度升高,Hg0(g)氧化随之增强。     

飞灰未燃尽碳对吸附烟气汞影响的试验研究

采用HYDRA AA全自动测汞仪对3个燃煤电厂的飞灰未燃尽碳进行测试,并利用垂直炉试验系统对电厂飞灰吸附烟气汞进行了试验研究.结果表明：不同燃煤电厂飞灰中的未燃尽碳含量不同是由于各电厂不同煤种、不同燃烧工况以及机组的不同参数造成的;同一电厂的飞灰在灼烧后与原灰相比,对烟气汞的吸附效率相差不大;除了飞灰中的未燃尽碳对汞有吸附外,尾矿对汞也有一定的吸附作用;未燃尽碳含量高的飞灰对汞的吸附效率也较高.     

SCR氮氧化物脱除系统对燃煤烟气汞形态的影响

通过标准安大略方法测试分析了某300唧机组的选择性催化还原(Selective Catalvtic Reduction,SCR)脱硝系统前后烟气汞形态分布,结合SCR反应脱除氮氧化物(NOx)的化学原理,着重研究了SCR系统对燃煤烟气汞形态的影响.研究表明,SCR催化荆(V2O5-WO3(MoO3)/TiO2)对烟气中的汞的吸附作用较小,不影响烟气总汞浓度.但经SCR后,气态汞的形态发生了较大的改变,Hg0浓度从49.01%降至7.30%;而Hg2+浓度由38.96%上升至82.67%SCR系统中的NH3对汞形态转化没有作用,主要通过系统催化作用下的Cl-Deacon反应弄口中间体(氧化汞)完成HCl对Hg0氧化,最终形成HgCl2.     

船舶尾气臭氧氧化-海水吸收的脱硫脱硝新工艺研究

通过模拟试验研究了臭氧氧化结合海水吸收同时脱除船用发动机排气中SO2和NO2的新工艺.在管式反应器内研究了反应温度、n(O3)/n(NO)(物质的量之比)、碳氢、SO2等对臭氧氧化NO的影响,并对模拟尾气进行了臭氧氧化结合海水吸收的脱硫脱硝试验.结果表明,n(O3)/n(NO)对臭氧氧化NO影响很大,NO氧化率随n(O3)/n(NO)呈线性增长,n(O3)/n(NO)为1,反应温度分别为常温、150℃和200℃时,NO氧化率分别达到99.0%、98.3%和98.1%;反应温度低于200℃时,温度对臭氧氧化NO影响很小,而当反应温度升至275℃时,NO氧化率明显下降,这与臭氧在较高温度下分解有关;SO2在O3/NO/SO2/N2/O2体系和O3/NO/C2H4/SO2/N2/O2体系中对臭氧氧化NO都没有影响;200℃以下,C2H4对臭氧氧化NO影响很小,而在275 ℃时,C2H4对臭氧氧化NO有一定促进作用;模拟尾气经臭氧氧化-海水吸收后,脱硫率为98.5%,n(O3)/n(NO)为1时的脱硝率为91.05,NO能耗为56.4 g、(kW·h).     

钙基吸附剂固定床吸附烟气中Hg~0的试验研究

在小型模拟燃煤烟气Hg吸附和形态转化试验台上研究了几种钙基吸附剂对模拟烟气中Hg的脱除效果。结果表明:Ca(OH2)对单质汞的吸附主要是物理吸附;CaO对单质汞的吸附则是物理吸附和化学吸附共同作用的结果;SO2和HCl可以通过与钙基吸附剂发生反应提供活性位或者将Hg0氧化成Hg2+来促进对汞的吸附,HCl对汞的促进作用更强;加入高锰酸钾浸渍煅烧改性后,由于化学吸附的发生,钙基类物质的吸附能力有所提高。     

褐煤焦吸附烟气中气态汞的实验研究

利用汞渗透管的汞蒸气发生装置和其他烟气成分模拟烟气条件,在小型固定床实验台上开展褐煤焦脱除Hg0的试验研究。结果表明:O2和HCl单独存在时均能够有效地促进单质汞在煤焦上的吸附,使煤焦的穿透率减少,吸附效率提高;SO2的存在会造成竞争吸附,抑制煤焦对Hg0的吸附;NO对煤焦吸附Hg0影响不大。随着入口汞浓度的增加,煤焦的穿透率增加;随着吸附反应温度的升高,煤焦的穿透增加,吸附效率降低。     

海水改性分子筛吸附剂脱除燃煤烟气中Hg0的实验研究

由于在吸附剂中引入卤族元素可以极大地促进其对燃煤烟气中Hg~0的脱除,考虑到海水中含有丰富的氯元素,因此采用海水改性来提高吸附剂脱除Hg~0的效率。在氧气体积分数为6%的氮氧(94%N_2+6%O_2)基本气氛下进行了改性吸附剂脱除Hg~0的活性测试。研究表明:经海水改性后提高了吸附剂的脱汞效率且改性吸附剂对Hg~0主要以化学吸附的方式脱除;改性吸附剂的最高脱汞效率达到90%,相比于Na(13X)分子筛原样的脱汞效率提升了约40%,表明通过海水改性来提高吸附剂脱汞效率是可行的。     

湿法、半干法和循环流化床炉内脱硫技术的脱汞特性

采用国际上通用的安大略方法对两燃煤电站安装的烟气湿法脱硫装置和新式整体半干法脱硫装置前、后的烟气进行采样,并且对循环床燃煤电站ESP前、后的烟气进行采样,应用美国EPA标准方法测定了烟气中Hg～、Hg2+和HgP的质量分数,应用全自动汞分析仪测定固体样品中的汞质量分数.由汞平衡得出各个环节中的汞所占的份额,分析了湿法、半干法和循环床炉内燃烧脱硫技术脱除烟气中汞的特性.结果表明:在煤粉炉燃煤电站中,烟气中的汞主要以气态汞的形态存在;在循环流化床锅炉燃煤电站中,烟气中的汞主要以颗粒态的形态存在.通过计算各种灰的富集因子可知,汞在底灰中是耗散的,在DC灰、ESP灰、混合灰和脱硫产物中是富集的.在脱除烟气中汞的性能方面,循环床炉内燃烧脱硫技术的脱汞率分别大于新式整体半干法脱硫系统和烟气湿法脱硫系统的脱汞率,且新式整体半干法脱硫系统的脱汞率大于烟气湿法脱硫系统的脱汞率.     

Experimental study of homogeneous Hg oxidation in air and oxy-simulated flue gas

This study investigated the effects of Cl₂, SO₂, and NO on the mercury (Hg) speciation during oxy-combustion and compared it with the Hg speciation in air-simulated flue gas with Cl₂. Experiments were conducted in a bench-scale device at 200 °C. The results of Hg oxidation in an N₂ and CO₂ atmosphere with Cl₂ showed that CO₂ indirectly restrained Hg oxidation. Oxy-simulated flue gas promoted Hg oxidation more than air-simulated flue gas promoted that, because the oxygen in oxy-simulated flue gas indirectly promoted Hg oxidation using Cl₂. The percentage of Hg oxidized in both oxy-simulated flue gas and air-simulated flue gas with NO decreased as the concentration of Cl₂ increased because NO restrained Hg oxidation with Cl₂ through the elimination of the O and ClO radicals. SO₂ inhibited Hg oxidation with Cl₂ by consuming the O radicals. Moreover, when both NO and SO₂ were present in oxy-simulated flue gas with Cl₂, the effect of SO₂ on Hg oxidation was related to the NO concentration.     

The effect of circulating fluidized bed boiler load on the emission of mercury

The paper deals with the determination of mercury balance for a hard coal-fired circulating fluidized bed boiler operated at various loads (i.e. 100%, 75% and 50% of the Maximum continuous rating, MCR). The research was focused on the determination of the mercury balance by providing data on Hg content in fuel, limestone sorbent, and in the combustion by-products (fly ash and bottom ash). Furthermore, the concentration of mercury in the flue gas in two zones i.e. upstream and downstream the electrostatic precipitator (ESP) were also determined in order to assess the effectiveness of the ESP in mercury reduction. For the calculation of the Hg balance both gaseous mercury species, Hg⁰, and oxidized mercury, Hg²⁺, were taken into consideration.The results indicated that over 95% of the mercury was fed into the boiler system with coal and just less than 5% with limestone used for ‘dry’ desulfurization of the flue gas. As for the boiler output, very high mercury content was determined in the fly ashes, while just a minor part (a few percent of the total mercury input) was found in the bottom ashes. The shares of Hg⁰ and Hg²⁺ mercury were affected by boiler load.     

燃煤汞形态分布和排放特性研究

概述了燃煤烟气中汞的形态(元素态,氧化态和颗粒态)分布规律,综述了烟气温度和组分、烟气中硫和氯元素、燃煤飞灰、除尘和脱硫设备对汞形态分布的影响规律。分析了煤气化和燃烧过程的气体产物中汞形态转化的条件,以及烟气中硫和氯元素对汞排放的影响。指出除尘和脱硫设备的应用能有效地促使元素汞向氧化汞的转化,并提高汞的脱除效率。     

超低排放脱硫塔和湿式静电对烟气污染物的协同脱除

试验测定不同负荷下脱硫吸收塔进出口和湿式静电出口烟尘、PM_(2.5)、SO_2、SO_3、汞和液滴等多种污染物的浓度,研究脱硫吸收塔和湿式静电对多种污染物的协同脱除机制。试验结果表明:脱硫吸收塔和湿式静电均可协同脱除烟气中的SO_2、烟尘、PM_(2.5)、SO_3、汞和液滴等。相比较而言,脱硫塔对SO_2和汞的脱除效率高,湿式静电对总尘、PM_(2.5)和液滴的脱除效率高,对SO_3的脱除二者基本相当。脱硫吸收塔和湿式静电对污染物的协同脱除效率较高。对烟尘、PM_(2.5)、SO_2、SO_3、汞和液滴的协同脱除效率可分别高达87.3%、85.8%、99.25%、94.00%、89.31%和79.10%。脱硫吸收塔产生的气溶胶、二次释放的汞和液滴,经湿式静电进行进一步脱除。脱硫吸收塔和湿式静电对多种污染物有较强的协同脱除作用。     

氯和灰分对大型燃煤锅炉烟气中汞形态的影响

采用安大略标准燃煤烟气汞采样分析方法,对大型燃煤锅炉出口烟气中汞形态的形成及分布机理进行了研究.分析了煤中Cl、灰分及采样位置对锅炉出口烟气中汞形态分布的影响.结果表明:烟气中的飞灰能够直接影响颗粒汞与气态汞之间的平衡比例;煤中灰分含量越多,锅炉出口烟气中颗粒汞所占比例越大;煤中Cl对气态汞中Hg0向Hg2 形态转变有促进作用;较高的烟气温度和较短的停留时间会严重阻碍飞灰对汞的吸附,影响颗粒汞的形成,同时也会阻碍Cl元素对Hg0的氧化作用.     

Removal of elemental mercury from simulated flue gas by a novel composite sulfurized activated carbon

Gas-phase elemental mercury (Hg°) removal by composite sulfurized activated carbon (CSAC) was studied under simulated flue gas conditions. The results showed that the CSAC, which was impregnated activated carbon (AC) with aqueous-phase sodium sulfide (Na₂S) and followed with vapor-phase elemental sulfur (S°), had 1.5 times higher removal capacity than AC impregnated with single S°. This study further investigated the effect of individual flue gas components on the performance of CSAC. Fixed-bed experiments showed that SO₂ and NO had no obvious impact on Hg° removal by CSAC, while the presence of O₂ (up to 9%) increased the removal capacity up by 25%.