不同电场飞灰对汞的吸附特性及富集规律研究

为了实现廉价飞灰基汞吸附剂的开发,分析了某燃煤电厂静电除尘器不同电场飞灰汞含量,并在固定床上开展了汞吸附性能评价试验。结果表明:不同电场飞灰对汞富集能力先增加再减小,富集过程更可能是以氧化态汞的形式富集在飞灰表面。电场1的飞灰中未燃尽碳含量高,与汞的接触机会多,表现出较强的汞吸附能力;其他电场飞灰汞吸附性能和物化特性未呈线性关系,吸附过程受多个因素影响。Lagergren准一级动力学模型更适合预测电场飞灰汞吸附过程,颗粒外气膜扩散影响较大。另外,通过平衡吸附量占有率考察飞灰在烟道中对汞的富集及其进一步脱汞的潜力,得到电场1的飞灰最适合作为吸附剂脱除烟气中的汞。     

燃煤烟气中汞在活性炭上的吸附特性

在小型燃煤烟气汞脱除试验台上,用模拟烟气研究了活性炭对汞吸附性能的影响因素.试验结果表明,随着吸附反应温度的升高,汞的穿透率显著增加,随着碳汞比值的增加,汞的穿透率降低,氧的存在可以提高活性炭吸附汞的能力,二氧化碳的存在会导致吸附效率的下降,一氧化氮的存在对活性炭吸附性能的影响不明显.     

燃煤锅炉烟气和飞灰中汞形态分布研究

采用安大略方法(OHM)对某220MW燃煤锅炉烟气及飞灰中的Hg0,Hg2 和HgP进行了取样分析,得出3种价态汞的形态分布特性.汞形态分布随烟气通过静电除尘器而发生很大变化.飞灰对汞的吸附不仅与飞灰的粒径分布强烈相关,同时还与吸附于飞灰表面的其他元素的物理化学性质有关.煤中氯元素的含量,烟气中NOx以及氧的含量与氧化汞的形成呈正相关,而煤中硫元素的含量与氧化汞的形成呈负相关.     

基于γ－Fe2O3的高梯度磁场中燃煤可吸入颗粒物脱除实验

利用流化床气溶胶发生器分别产生2种不同磁特性的燃煤可吸入颗粒物,在高梯度磁场试验装置中通过添加γ-Fe₂O₃进行了可吸入颗粒物脱除的实验研究.结果表明,γ-Fe₂O₃对高梯度磁场中提高可吸入颗粒物的脱除效率有一定的促进作用.当γ-Fe₂O₃的添加量为0.003～0.012 g/g(飞灰)时,2种可吸入颗粒物的总脱除效率提高了20%～50%不等,并且γ-Fe₂O₃对饱和磁矩较大样品的脱除效率促进作用较大;可吸入颗粒物脱除效率随外加磁场、磁介质填充率、磁种与飞灰质量比的增加而增大;磁场开启后,可吸入颗粒物脱除效率的变化可分为缓慢提高、快速提高和稳定3个阶段.     

燃煤PM10磁种聚并脱除动力学数值模拟

提出了求解燃煤PM₁₀磁种聚并动力学方程的二组元分区算法，采用该算法模拟了均匀磁场中Fe₃O₄磁种对0.023~9.314 μm粒径范围内东胜煤灰和大同煤灰的聚并动力学过程，并与实验结果进行了比较.结果表明：计算值与实验值基本吻合；中间粒径的飞灰粒子脱除效率高于小粒子和大粒子的脱除效率；随磁感应强度、粒子质量浓度、粒子在磁场中停留时间的增加，总脱除效率提高，数目中位直径减小，两种煤灰的总脱除效率的差异增大；在粒子达到饱和磁化后，磁感应强度的增大对聚并无影响；随磁种添加质量比的增大，飞灰总脱除效率提高，数目中位直径增大，两种煤灰总脱除效率的差异减小；在相同条件下，东胜煤灰总脱除效率高于大同煤灰总脱除效率.     

燃料煤重金属元素在飞灰及炉渣中的分布与富集研究

为研究燃料煤重金属元素在飞灰及炉渣中的分布与富集规律,采集了上海市火电厂、热电厂及化工企业燃煤锅炉的入炉煤、飞灰及炉渣样品,检测了样品中汞、砷、铬、镉、铅等重金属元素含量,研究了飞灰、炉渣中重金属含量与入炉煤中含量的关系,探讨了其分布机制。结果表明:飞灰中的汞含量比入炉煤中的提高了2～5倍,炉渣中汞含量较低,燃烧过程中煤中汞在飞灰中发生富集;飞灰中砷含量最高可达入炉煤中的10倍,燃烧过程中煤中砷在飞灰中具有明显的富集作用,炉渣与入炉煤中砷含量相当,说明入炉煤中的砷未在炉渣中富集;飞灰中铬含量最高可达入炉煤中的8倍,炉渣中铬含量高于飞灰中,燃烧过程中煤中铬元素在飞灰和炉渣中均有明显的富集作用;飞灰中镉含量最高可达入炉煤中的8倍,炉渣中镉含量可达入炉煤中的10倍以上;飞灰与炉渣中的铅含量显著高于入炉煤,铅在飞灰与炉渣中具有明显的富集作用。同时,测算了上海用煤企业入炉煤、飞灰及炉渣中重金属年产生量与比例,结果表明,汞、砷元素在煤燃烧后,分别有50.0%、61.7%富集到飞灰中,而在炉渣中的含量较低;铬、镉、铅元素在飞灰和炉渣中均有较大程度的富集,入炉煤中的铬、镉、铅元素主要随飞灰排出,随飞灰排出的铬、镉、铅元素分别占入炉煤中总量的76.7%、74.4%、75.1%。飞灰、炉渣是入炉煤中重金属排放的主要途径。     

煤焦改性对烟气中不同形态汞的吸附性能

为探究煤焦吸附剂对烟气中单质汞和氯化汞的吸附特性,选取小龙潭褐煤和大同烟煤在管式炉氮气氛围下热解制焦,采用美国Micromeritics公司ASAP2020自动吸附仪测定煤焦比表面积和孔径特性。测试结果表明,低阶煤小龙潭褐煤拥有更大的比表面;制焦过程中的升温速率以及停留时间也会影响煤焦的比表面积。煤焦比表面积主要受挥发分的析出和颗粒的受热变形影响。在实验室固定床台架分别对煤焦的单质汞和氯化汞的吸附性能进行了实验研究。吸附实验表明,煤焦吸附Hg0和HgCl2性能与煤焦的比表面积成显著的正相关关系;孔容积的增加也能够促进煤焦的吸附性能。经过盐酸和氢氧化钠溶液改性后的煤焦对单质汞和氯化汞吸附能力都有所提高,盐酸改性引入的表面官能团促进了改性煤焦对Hg0的氧化和化学吸附;根据相似相容原理,氢氧化钠溶液改性引入的-OH改善了煤焦对氯化汞的吸附。     

基于单层吸附理论不同温度下煤层气等温吸附特性

为了更准确地描述煤体对甲烷的吸附特性,基于常规等温吸附试验,对煤体甲烷吸附量进行了修正,引入了真实吸附量和视吸附量的计算方法,对比分析了视吸附量和真实吸附量之间的差异以及温度对二者差异性的影响;并以真实吸附量为基础,得到饱和吸附量和温度间的函数关系。结果表明:真实吸附量和视吸附量之间的差异会随着温度升高而逐渐显著,90℃时,二者差异最大,可达8%;煤体的吸附能力与其比表面积成正比,随着温度升高,因煤体比表面积不断增大,饱和吸附量随温度呈线性规律增长。研究结果可为正确认识煤体对煤层气的吸附特性及煤层气资源的开发利用提供参考。     

不同类型构造煤特性及其对瓦斯突出的控制研究

通过对9个不同类型构造煤样与原生结构煤样的显微构造、压汞试验、高压等温吸附试验及瓦斯突出参数等测试与分析,研究了不同类型构造煤特性及其对突出的控制作用。结果表明：碎粉煤、鳞片煤和糜棱煤发育部位的构造应力作用明显,是煤与瓦斯突出的易发地带;煤的孔隙度和孔容与构造煤的变形程度呈正相关,比表面积在碎粉煤之前逐渐增大,其后减小,且最大吸附量受比表面积的控制明显;随着构造煤变形程度的增加,煤的普氏系数逐渐减小,瓦斯放散初速度在鳞片煤之前逐渐增大,至糜棱煤阶段则急剧减小,而孔容与比表面积均与突出综合指标K值呈正相关,最大吸附量与各突出参数间的关系不明显。     

循环流化床锅炉飞灰的分形特性

为分析循环流化床飞灰的微观特性,以某480 t/h循环流化床锅炉为研究对象,通过压汞仪和扫描电镜研究其飞灰的分形特性。研究结果表明,循环流化床锅炉飞灰含碳量随粒径的分布具有峰值特性,在37μm处,含碳量达到最大值(峰值区),48~78μm为低含碳区。飞灰具有良好的分形特性,压汞仪测得的峰值区飞灰颗粒孔比体积、比表面积和孔隙率较大,而其分形维数较小(2.227),低含碳区飞灰分形维数为2.694。峰值区飞灰颗粒为致密的实心体,低含碳区飞灰颗粒为蜂窝状。基于SEM图像计算的分形维数与基于压汞实验所得的飞灰分形特性结论一致。     

电袋复合除尘器和湿法脱硫装置对电厂燃煤重金属排放协同控制

对安装有电袋复合除尘器(HPC)和湿法脱硫装置(WFGD)的320 MW燃煤电厂,采用EPA method 29对脱硫后烟气重金属浓度进行测试,同时测定了其他燃煤产物中重金属浓度,分析了除尘和脱硫系统中重金属富集特性,研究了HPC和WFGD对烟气中重金属的脱除作用,比较了不同负荷下HPC和WFGD协同控制作用。结果表明:As,Pb,Cr在袋区灰富集程度更大,电区灰中分布总量更多;袋区能有效捕集烟气中气态汞,Hg富集系数高达1.01。脱硫系统中Hg,As,Pb,Cr均向石膏大规模富集。HPC对Hg的脱除率达到50%,As,Pb,Cr平均脱除率为85%。WFGD对As,Pb,Cr平均脱除率为82%,对Hg的脱除率达到91%。在75%和100%负荷下,烟气中90%以上的Hg,As,Pb,Cr均可被HPC+WFGD协同捕获,HPC在对多种重金属排放控制中起主要作用,且低负荷下减排任务更重。     

负载型MnOx/Al2O3催化剂低温下脱除烟气中单质汞特性

针对燃煤烟气中单质汞(Hg0)因不溶于水很难去除的问题,以浸渍法制备的负载型MnOx/Al2O3为催化剂,在固定床实验台架上,考察前驱体、负载量、煅烧温度、反应温度和烟气成分对Hg0的催化氧化影响;采用N2吸附/脱附、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对催化剂进行表征。结果表明,硝酸锰浸渍催化剂的脱汞效率优于醋酸锰浸渍催化剂,催化剂的主要活性成分为MnO2;MnOx的表面形貌和存在形态是硝酸锰浸渍催化剂脱汞性能优于醋酸锰浸渍催化剂的主要原因。较低负载量下,前驱体对脱汞效率的影响较大;随着负载量的增加,其差异逐渐缩小。MnOx/Al2O3催化剂的最佳反应温度和煅烧温度分别为150 ℃和400 ℃。烟气中的O2能够补充催化剂消耗的晶格氧,促进Hg 0的催化氧化;NO,SO2和H2O均对脱汞产生抑制作用,其中SO2的抑制作用最大,H2O次之,NO最小。     

中温烟气蒸发脱硫废水干燥过程及产物特性分析

为研究中温烟气旁路蒸发实现脱硫废水"零排放"处理的干燥过程与产物特性,通过建立中试试验装置,在真实烟气环境下研究了中温烟气蒸发脱硫废水过程中的温度变化、产物成分、表观形貌及颗粒团聚特性,结果表明,与低温烟气相比,中温烟气蒸发脱硫废水能够灵活控制干燥塔出口烟温,干燥过程温度变化更为平缓,干燥更加迅速与可靠;脱硫废水干燥产物主要是MgSO_4·H_2O,CaSO_4·0.5H_2O,NaCl,其颗粒为表面粗糙多孔或不完整的空心球体,且颗粒平均粒径远大于粉煤灰平均粒径;粉煤灰中掺入脱硫废水干燥产物后,其比电阻随温度的升高先减少后略有增大,但在120℃后与原粉煤灰的比电阻差别不大;干燥过程中废水雾滴与粉煤灰颗粒碰撞团聚后形成链状、球状或者不规则簇状团聚物,使得颗粒粒径进一步增大,有利于静电除尘的高效收集。蒸发过程中少量HCl析出对烟气系统的影响以及干燥产物对粉煤灰综合利用的影响可分别通过脱硫废水调质与增加单独收尘设备进行解决。     

石煤流化床燃烧重金属排放特性试验研究

介绍了石煤流化床燃烧重金属排放特性及灰渣中重金属溶出特性的试验研究。研究结果表明,石煤燃烧后大部分汞随烟气排出,而其余重金属则大部分留于灰渣中;加入石灰石有助于抑制汞蒸汽的排放;烟气中汞浓度低于垃圾焚烧污染控制国家标准;灰渣及其水泥制品中的重金属不会对水体造成污染。     

燃煤电厂湿法脱硫设施对烟气中微量元素的减排特性研究

对我国8家典型燃煤发电机组湿法脱硫设施前后烟气中Hg,F,Cl,Pb的形态和浓度进行现场测试,研究脱硫设施对燃煤烟气中微量元素的形态转化及协同减排作用。结果表明：湿法脱硫设施对烟气中Hg,F,Cl,Pb的影响主要体现在对气态污染物的协同脱除上。测试机组中,湿法脱硫设施对烟气中总汞的脱除效率在7.3%～72.9%之间,平均脱汞效率为36.4%;湿法脱硫设施前烟气中氟、氯以HF,HCl为主,脱硫设施对烟气中F,Cl的平均脱除效率分别为94.2%,96.5%,与脱硫设施入口烟气中气态氟、气态氯所占比例呈正相关性;湿法脱硫设施对烟气中总铅的脱除效率为35.7%～49.3%,平均脱铅效率为44.6%。     

工艺参数对活性焦烟气中联合脱硫脱汞性能的交互影响

在固定床吸附反应器上,考察了温度、SO2浓度、NO浓度、O2浓度等工艺参数对活性焦联合脱硫脱汞性能的影响。结果表明：温度在130～190 ℃内,温度降低有利于活性焦联合脱硫脱汞;随着SO2浓度提高,活性焦对SO2吸附量呈增大趋势;基准工况（BL）+1 500 mL/m3 SO2体系下,活性焦对单质汞(Hg0)单位吸附量比在BL中下降33%,SO2与单质汞在活性焦表面存在竞争吸附,SO2对活性焦对单质汞吸附能力有明显的抑制作用;NO与O2生成具有氧化性的NO2和O原子,增强了单质汞的氧化,BL+400 mL/m3 NO体系中活性焦的单质汞单位吸附量比在BL中升高24%;BL+SO2+NO体系中,活性焦的单质汞吸附能力比在BL中下降38%。     

气脉冲在线除灰装置在渭河电厂锅炉本体上的应用

介绍了南京通用电气公司生产的BTQ-300型本体气脉冲在线除灰装置的工作原理、特点及其在渭河电厂300 MW燃煤机组上的应用情况,列出了该装置在渭河电厂6#炉现场试验的结果和检查情况,并根据试验结果进行了效益分析,得出了渭河电厂6#尾部受热面上的积灰被有效清除,锅炉排烟温度下降13.75℃,年节约煤款300万元左右的结论。     

褐煤半焦脱除燃煤烟气中元素态汞的试验研究

为制备廉价的燃煤烟气中气态Hg 0污染物的吸附材料,在小型固定床反应器上对3种原料褐煤半焦(NM-SC,SX-SC,SD-SC)、两种高锰酸钾改性半焦(Mn-SC,Mn-H-SC)的除汞性能进行试验研究。结果表明：3种原料半焦的除汞效率均随吸附温度的升高而降低,呈现出典型的物理吸附特征;NM-SC的孔隙结构最为发达,在低温时的除汞效率明显高于另外两种原料半焦;改性半焦Mn-SC和Mn-H-SC低温时的除汞效率较差,但高温时的除汞效率远高于NM-SC,呈现出典型的化学吸附特征,其中Mn-H-SC在140 ℃时的除汞效率可长时间稳定在80%左右;增加吸附剂用量,可提高Mn-H-SC的除汞效率;增加Hg 0初始浓度会提高Mn-H-SC的单位质量汞容积量。     

KMnO4/CaCO3协同脱硫脱硝实验研究

在喷射鼓泡塔实验台上,采用KMnO₄/CaCO₃进行了协同脱硫脱硝实验,研究了氧化剂加入量、SO₂浓度、NO浓度、浆液pH值、浸没深度、浆液浓度、模拟烟气温度对SO₂和NO脱除效率的影响.实验结果表明：NO的脱除效率随氧化剂加入量、SO₂浓度、浸没深度、浆液浓度的增大而提高,随NO浓度的提高而降低;SO₂的脱除效率随氧化剂加入量、SO₂浓度、pH值、浸没深度、浆液浓度的增大而提高,而NO浓度和烟气温度对SO₂脱除效率无影响作用;NO的脱除效率与浆液pH值和温度无明显关联.