硫元素对烟气中汞的形态和分布的影响

采用化学热力平衡分析方法研究了在煤燃烧和气化过程中产生的烟气里痕量元素汞的形态及分布。在0．1MPa下，400—2000K温度范围里，研究了汞—煤系统、汞—煤—硫系统和汞—煤领—氯系统中汞在还原性气氛和氧化性气氛的烟气中的化学形态和分布，着重探讨了煤中的硫元素对汞在烟气中的形态和分布的影响。化学热力平衡分析结果表明，在煤燃烧和气化的最高温度区域里，单质汞是汞的主要形式；在气化的还原性气氛烟气中，汞的主要形式是单质汞，在氧化性气氛的燃煤烟气中，随着烟气温度的降低，单质汞将发生化学反应而生成二价汞的化合物；硫元素的存在可以促进汞元素以固相硫酸汞(HgSO4)的形式沉积，但烟气中高硫含量会抑制汞元素蒸气的氧化以及氮化汞的形成。     

氧化钙添加剂对烟气中汞分布的影响

在一个大气压下,273．15～l273．15K温度范围里,采用化学热力平衡分析方法研究了煤燃烧过程中CaO和HCl对痕量元素汞的形态及分布的影响。化学热力平衡分析结果表明,在煤燃烧的最高温度区域里,单质汞是汞的主要形式。随着在烟气中温度的降低,单质汞将发生化学反应而生成二价汞的化合物,其中主要是HgCl2(g);预测结果还表明氯元素的增加可以增强汞元素的蒸发、排放,而CaO(s)对汞元素在烟气中的行为特性的影响不大。尽管化学热力平衡分析结果与实验结果之间存在较大差异,但是通过与实验结果的比较,仍可以推断CaO(s)主要是通过减少灰粒表面积或改变飞灰矿物学和形态学特性影响烟气中汞元素分布特性。     

烟气汞形态分布及其受氯化物添加剂影响的研究

在自行设计的一维煤粉燃烧试验台上,研究了烟气汞形态的分布特征,并分析了NaCl作为添加剂与煤混烧对汞形态分布的影响.结果表明:在试验煤种烟气中,气态汞是烟气汞最主要的排放形式,二价汞是气态汞的主要形式,飞灰中的汞含量比底渣中的汞舍量高;NaCl的添加使气态二价汞和单质汞占总汞的百分比都有不同程度的下降,而颗粒态汞的比例相应增加,但随着NaCl添加量的增加,颗粒态汞的增加量逐渐趋于平缓,单质汞的减少量也相应降低,趋势趋于平缓.     

燃煤烟气中形态汞的取样测量方法

为配合我国燃煤电站汞排放特性研究工作的开展,文中对各种燃煤烟气测汞法进行了归纳总结。针对现有测量方法的不足,自行设计并建立了一套FMSS取样测量系统,初步的测试结果说明该系统可用于实际燃煤电站的形态汞浓度测量。最后对FMSS取样测量系统的进一步完善进行了讨论。     

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.     

热解条件对褐煤汞析出和汞形态分布的影响

将固定床程序热解装置与Hg~0在线分析系统耦合,考察了热解条件对XLT褐煤热解过程中汞的析出规律和形态分布的影响.结果表明,在热解温度为800℃时,XLT褐煤中汞的释放率均达到92%以上,载气流量和粒径大小对煤中汞的释放几乎无影响.热解温度是影响煤热解过程汞释放的主要因素,Hg~0是热解气中气态汞的主要存在形态.随着热解温度的提高,汞释放率的增加幅度逐渐变缓,元素汞在气态汞中的比例稳定在90%以上.在热解终温为500℃时,停留时间对汞释放率的影响主要体现在0～20 min,对气态汞的形态分布影响不大;较高的升温速率使煤中汞的释放产生滞后现象,却能促进煤中汞的释放,提高Hg~(2+)在气态汞中的比例;快速热解可以提高挥发分释放速率,从而提高汞的释放率和Hg~(2+)含量,同时有效地改善热解半焦的孔隙结构;热解气氛中引入少量氧气能够有效降低含汞化合物的分解温度,减弱还原气体对Hg~(2+)的还原性,从而提高汞的释放率和Hg~(2+)含量.     

静电除尘器和湿法烟气脱硫装置对烟气汞形态的影响与控制

利用安大略标准方法和在线汞监测技术对6套典型燃煤电站锅炉静电除尘器(ESP)和湿法烟气脱硫(WFGD)装置前后烟气汞的浓度及形态进行了测试,并研究了2种装置对烟气汞形态转化的影响及其汞控制能力.结果表明:ESP对飞灰的捕获直接降低了烟气中颗粒汞的比例,从已测试的典型燃煤锅炉来看,ESP前的燃煤烟气中颗粒汞的平均比例在30%左右,经ESP后颗粒汞所占比例降至5%左右;经WFGD装置洗涤后,烟气中汞的形态发生了较大的改变,二价汞基本被捕获,进入WFGD装置的烟气中二价汞的比例越高,WFGD装置对烟气汞的脱除效率也越高.配置有选择性催化还原(SCR)脱硝装置+ESP+WFGD尾部烟气处理装置的燃煤电厂,能够很好地控制燃煤烟气汞的排放.     

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.     

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。     

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.     

模拟烟气中Hg排放形态的数值分析

为了深入研究燃煤Hg排放控制技术,在分析Hg形态转化过程及其影响因素基础上,通过控制变量法设定模拟烟气组分(HCl、O_2、NO、H_2O、CO_2和SO_2)的初始浓度值,利用化学动力学计算软件Chemkin进行数值模拟.结果表明:Cl原子的存在会促进单质Hg(Hg~0)向氧化态Hg转化,在一定范围内增加HCl的量有利于Hg的氧化;O_2会促进Hg的氧化但作用不如HCl明显;根据其所处的烟气气氛,NO既能促进Hg的氧化也能抑制Hg的氧化,在氧化性气氛中,NO的存在会提高Hg的氧化率;H_2O有利于Hg的氧化,而CO_2的存在会造成局部很强的还原性气氛,会抑制Hg的氧化;在不同条件下,SO_2可以促进或抑制Hg氧化.     

臭氧在烟气中氧化零价汞的量子化学研究

利用量子化学方法计算研究了臭氧在烟气中氧化零价汞的微观反应机理,采用MP2/SDD计算方法优化得到反应物、过渡态、中间体及产物的几何构型,并通过振动分析与IRC分析确定反应过渡态和中间体,在QCISD(T)/SDD水平上计算能量,同时进行零点能校正,计算了反应活化能,并采用经典过渡态理论(TST)计算反应的速率常数,拟算出反应的阿累尼乌斯表达式.结果表明,臭氧在烟气中产生的NO3、O3和NO2粒子对零价汞进行氧化的活化能分别为22.94 kJ/mol,53.34kJ/mol和168.23kJ/mol.通过活化能比较,得到3种粒子的氧化性强弱为:NO3＞O3＞NO2在298 K下,将计算获得的反应速率常数与文献数据进行比较,结果吻合较好.     

860MW煤粉锅炉汞排放及其形态分布的研究

采用 Ontario-Hydro method(OHM)、汞连续测量仪(Hg-SCEM)和 EPA 固体吸附剂法(Appendix K)测量了860 MW 燃煤电站锅炉烟气中汞排放及其形态分布,并基于煤、黄铁矿、底灰、飞灰、脱硫浆液和烟气中的汞含量,分析了汞在燃烧产物中的质量平衡.结果表明:OHM 和Hg-SCEM 汞测量方法可以用于监测燃煤电站的汞排放,其相对测量偏差小于20%;烟气中总汞的排放浓度随着入炉燃料中汞含量的变化而变化;对于高褐煤掺烧比例的电站锅炉,烟气中元素态汞占总汞比例为48.6%～77.7%,湿法烟气脱硫装置可以脱除90%以上的氧化态汞,电除尘器和湿法烟气脱硫装置的汞脱除效率分别约为15%和34%.     

循环流化床内污泥与煤混烧时汞的浓度和形态分布

在循环流化床燃烧试验台上进行了污泥与煤的混烧试验,研究了污泥与煤的质量掺混比、燃烧温度、Ca/S摩尔比、脱硫剂种类以及过量空气系数等对重金属汞在烟气、飞灰和炉渣中的形态、浓度分布的影响.结果表明,元素汞是烟气中汞的主要存在形态,运行参数对烟气和灰渣中汞的浓度和形态分布均有较大的影响.