0.3MW CFB燃煤烟气喷射NH4Br改性稻壳焦脱汞试验研究

为研究燃煤烟气条件下,喷射烟气温度和吸附剂喷射量对汞脱除效率的影响,采用1%的NH_4Br溶液对稻壳焦浸渍改性,制备NH_4Br改性稻壳焦(Br-RHC)脱汞吸附剂,并通过比表面积及孔隙率分析仪对改性前后吸附剂的孔隙结构进行表征;在0. 3 MW燃煤循环流化床中试装置上进行了吸附剂烟道喷射脱汞试验。结果表明:吸附剂改性后的比表面积、微孔容积与总孔容积均有一定程度的增加;喷射脱汞效率随喷射量的增大而增加并趋于稳定,喷射量由0. 3 kg/h升高为0. 5 kg/h时,脱汞效率从69. 36%升至79. 44%。喷射脱汞效率随烟气温度的升高而升高,由142℃的57. 74%升高为200℃的79. 48%。生物质稻壳焦经化学改性后可代替活性炭用于燃煤锅炉烟气喷射脱汞技术。     

CuCl2改性磁性凹凸棒土的脱汞性能

通过在凹凸棒土（Atp）表面负载铁氧化物进行磁改性而生成的磁性凹凸棒土（MAtp）,相对于一般脱汞吸附剂而言,更易分离回收,具有实际应用的前景,但脱汞效率较低。本文选取磁质量分数为50%的MAtp,采用浸渍法对其进行CuCl₂改性,在利用固定床实验系统上探究了CuCl₂负载量、反应温度和烟气组分（O₂、SO₂、NO、HCl）对其脱汞性能的影响,结合多种表征结果分析其脱汞机理。结果表明：CuCl₂负载量的最佳值为5%;一定范围内反应温度与脱汞效率呈正相关,超过250℃时吸附剂的孔隙结构会遭到破坏,发生脱附现象;O₂和HCl对吸附剂脱汞性能有明显提升,NO影响较小,SO₂会与Hg⁰竞争吸附,抑制效果显著;CuCl₂改性后的MAtp脱汞性能优良,同时延续了较好的磁分离特性,为选择高效实用的脱汞吸附剂提供了研究方向。     

多壁碳纳米管负载FeS2的制备及脱汞性能分析

采用硝酸铁与硫脲在溶剂热反应条件下制备FeS₂,利用物理浸渍法将FeS₂负载至多壁碳纳米管（MWCNTs）上,借助扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X光电子能谱（XPS）等分析测试手段对制备样品的结构特性进行探究,通过固定床反应器研究模拟烟气氛围下吸附剂对烟气中单质汞的吸附特性。实验考察了不同FeS₂负载量、烟气初始汞浓度、床层温度以及O₂、NO和SO₂对吸附剂脱汞效率的影响。结果表明,制备出的FeS₂分散性较好,呈球状晶体,表面均匀覆盖着MWCNTs,成团簇状。当负载量为10%、反应温度为70℃时,FeS₂/MWCNTs的吸附效果最好,最高脱除效率能达到100%,60min后脱除效率仍有80.3%。TPD脱附曲线和XPS分析结果进一步表明烟气中的Hg⁰被氧化成Hg²⁺以HgS的形式附着在吸附剂表面,证实吸附剂以化学吸附为主。此外,汞脱除效率随初始汞浓度的增加而降低,汞吸附容量却随之增加,60min最高能达到5.1μg/g。酸性气体NO和SO₂的存在,占据了吸附剂表面的活性点位,不利于Hg⁰的吸附,但低浓度NO对吸附剂的整体效果影响不大,抗NO性能较好。     

等速升温流态化下CaO/生物质焦的SO2/NO联合脱除特性

燃煤锅炉污染物超低排放标准对电厂脱硫和脱硝系统提出了更高的要求。CaO作为脱硫剂可以实现循环流化床锅炉烟气中SO₂的高效脱除,焦炭作为还原剂直接还原NO,同时CaO的存在对焦炭还原NO起催化作用,可以实现燃煤烟气中SO₂/NO的联合脱除。为了探究连续温度变化对CaO/生物质焦联合脱硫脱硝性能的影响,在钙循环捕集CO₂技术背景下,研究了等速升温流态化下CaO/生物质焦的SO₂/NO联合脱除特性。探究了烟气中O₂和CO₂对CaO/椰壳焦脱除SO₂/NO的影响。结果表明,O₂通过对椰壳焦表面碳原子的活化作用降低了异相还原NO温度,在300~950℃等速升温过程中CaO/椰壳焦的NO脱除效率逐渐增加,780℃以上能实现100%脱硝。O₂也提高了CaO/椰壳焦的脱硫效率。CO₂与CaO的碳酸化反应以及与椰壳焦的气化反应对同时脱除SO₂/NO有明显抑制作用。O₂和CO₂共同作用下,在500~800℃内CaO/椰壳焦的脱硝效率随温度升高而增加,脱硫效率先降低后升高。NO促进了CaO/椰壳焦脱除SO₂,而SO₂对脱硝有抑制作用。800℃时CaO/椰壳焦同时脱除SO₂和NO的效率分别为97.7%和93.9%。     

溴元素改性椰壳活性炭对实际燃煤烟气的脱汞性能

以椰壳活性炭（YAC）为原料,通过NH₄Br溶液浸渍改性,制备了溴素改性椰壳活性炭脱汞吸附剂（YAC-Br）。在固定床实验台上开展了YAC和YAC-Br的汞脱除实验,主要研究了入口汞（Hg⁰）浓度对YAC-Br脱汞性能的影响,并结合BET、SEM、XRF等表征手段分析了YAC-Br的脱汞原理。在0.3MW燃煤循环流化床锅炉上对YAC-Br进行了烟气管道喷射吸附剂脱汞（ACI）实验,验证了其在实际燃煤烟气中对汞的脱除效果。结果表明：改性过程不会破坏椰壳活性炭原有的孔隙结构和微孔容积,而会使活性炭表面更加平整;化学改性后活性炭表面Br负载量提高,成为Hg⁰的主要活性吸附位。固定床实验结果说明：改性后椰壳活性炭的初始汞吸附效率和单位累积汞吸附量分别提高了6.02倍和21.8倍,吸附效率随汞浓度增大而降低。0.3MW燃煤循环流化床实验结果表明：改性后椰壳活性炭对元素汞和氧化汞均有很好的脱除作用,脱汞效率随着吸附剂喷射量的增加而增加,当喷射量为0.7kg/h时,脱汞效率可达到76.38%。     

富氧气氛下改性生物质焦脱汞的氧化机理

富氧燃烧作为新型燃烧方式可以有效减少CO₂排放,提高燃烧效率,与传统燃烧方式相比,烟气组分也产生较大的变化。玉米秸秆焦可以作为吸附剂在燃烧后阶段对汞进行脱除。本文采用1% NH₄Cl溶液浸渍的玉米秸秆焦为吸附剂,在富氧气氛下探究NO及O₂对汞氧化脱除机理。文中指出玉米秸秆焦经浸渍改性处理后,其表面孔隙结构更加丰富,比表面积以及总孔容积增大。同时,改性后表面官能团的数量大大增加,尤其是含氧的官能团,对汞的吸附起着重要作用。富氧气氛下NO与生物质焦表面的O₂和含氧基团反应生成具有氧化作用的NO₂,与零价汞反应促进汞的去除。NO和O₂共存时对零价汞的氧化有更明显的促进作用。O₂含量的增加也会促进生物质焦对汞的吸附,这主要是由于O₂的强氧化作用导致,与零价汞发生非均相氧化反应生成HgO。此外,含氧官能团化学键的断裂也为汞的氧化提供了氧自由基团。     

温度和氧含量对NH4Br改性稻壳焦汞氧化吸附特性的影响

采用10 g·L^-1 NH₄Br溶液对原始稻壳焦进行浸渍改性制备了脱汞吸附剂。利用比表面积及孔隙度分析仪、扫描电子显微镜/X射线能谱分析仪对改性前后稻壳焦吸附剂物理化学性质进行表征。在固定床汞吸附实验台上对吸附剂床层出口元素汞(Hg⁰)和二价汞(Hg²⁺)进行同步检测,研究了不同温度下N₂气氛和N₂+6.4 %(体积)O₂气氛中改性稻壳焦的汞氧化吸附特性。50℃下N₂气氛、N₂+6.4%(体积)O₂气氛以及150℃下N₂气氛中固定床出口均未明显检测到Hg²⁺,50℃和150℃时脱汞率均可达90%。温度为150℃时,在N₂+6.4%(体积)O₂气氛中吸附剂的总汞(Hg^T)脱除效率为98.2%,其中82.2%的Hg⁰被吸附脱除,其余则被O₂非均相氧化为Hg²⁺而氧化脱除。通过对程序升温管式炉出口Hg^T进行检测研究了吸附剂表面吸附态汞的脱附特性。汞脱附峰值温度300℃表明吸附态汞可能以Hg-Br化合物的形式赋存于改性稻壳焦表面,220~350℃的脱附温度说明吸附态汞有较高的热稳定性。100.14%~118.62%的汞平衡率验证了实验结果的准确性。     

燃煤烟气中单质汞脱除及应用进展

燃煤烟气中的痕量元素单质汞是我国大气中主要的汞排放源之一,如何实现燃煤烟气中单质汞的高效脱除是关注重点和研究热点。前期众多学者研究了不同组分、浓度、温度和空速等对现有装置协同脱汞、催化剂氧化、等离子体氧化、光催化氧化、自由基氧化以及吸附剂等的脱汞效果和反应机理。由于烟气组分SO₂和H₂O对活性位的竞争、吸附剂吸附容量低和二次产物污染等难题,在应用上仍存在瓶颈。系统介绍了现阶段单质汞捕获的不同方式和特点以及现阶段脱汞进展,从降低H₂O和SO₂的脱汞毒害性、确定反应温度、获得稳定的脱汞化合物、探索安全简便的样品制备方法及实现活性位官能团的定向负载4个方面进行总结,重点分析了催化剂和吸附剂在脱汞过程中的特点,讨论了喷射脱汞过程中吸附剂的影响因素和传质过程。结果表明,硫活性位的负载可有效克服烟气中SO₂的影响;甲基基团和特定结构可使吸附剂具有高疏水特征;具有适宜的孔隙结构和具有一定层间距的吸附剂,可克服传质扩散步骤的限制从而提高除汞性能。烟气中实际条件如流场和物理化学反应等,是影响流体...     

改性桑树枝焦对模拟烟气中汞的吸附性能

采用固定床热解、蒸汽活化和改性剂(H₂O₂、ZnCl₂和NaCl)浸渍等方法制得不同的桑树枝焦。在固定床吸附实验台上,研究了蒸汽活化、改性剂、吸附温度和烟气组分等对改性桑树枝焦汞吸附性能的影响。结果表明:蒸汽活化显著提高了桑树枝热解焦的比表面积,H₂O₂改性可进一步提高桑树枝蒸汽活化焦比表面积并改善其孔隙结构参数,ZnCl₂和NaCl改性则降低了桑树枝蒸汽活化焦的比表面积、D-R微孔容积和总孔容。10%H₂O₂和30%H₂O₂浸渍改性桑树枝焦的单位汞吸附量分别是蒸汽活化焦的2.02倍和1.77倍;相同改性剂浓度下,ZnCl₂改性焦的单位汞吸附量比NaCl改性焦稍好;随着ZnCl₂浓度增大,改性桑树枝焦的汞吸附性能增强,MT600-A-ZnCl₂(5%)桑树枝焦的单位汞吸附量达到29.55 μg·g^-1,是蒸汽活化焦的3.37倍。在吸附温度为60～120℃范围内,H₂O₂改性焦的汞吸附效率及单位汞吸附量随着吸附温度的升高而下降,而ZnCl₂改性焦的单位汞吸附量则随着吸附温度提高呈现先增大后减小的趋势,最佳吸附温度为90℃。烟气中SO₂和NO组分对汞吸附性能有一定的抑制作用,随着SO₂和NO浓度的增加,汞吸附效率和单位汞吸附量均稍有下降。     

SO2活化改性石油焦吸附剂的汞吸附特性

利用SO₂气体对石化工业副产物石油焦进行活化改性以制成富硫高活性脱汞吸附剂（SAPC）。在固定床实验装置上进行SAPC吸附脱除汞的实验研究,考察吸附温度、入口Hg⁰浓度、烟气成分以及热再生等因素对脱汞特性的影响规律,同时结合比表面积及孔隙度分析、元素分析和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段深入分析SAPC的汞吸附机理。结果表明,SO₂活化改性石油焦的物理和化学特性得到极大改善,羰基、酯基以及非氧化态硫是Hg⁰的主要活性吸附位。吸附温度的升高会抑制对Hg⁰的吸附脱除,烟气中较高的Hg⁰浓度会降低汞脱除效率,但对其汞吸附速率有促进作用。SO₂对SAPC的脱汞性能影响较小,O₂易将Hg⁰氧化成为更容易与含氧、含硫官能团结合的氧化态汞,从而促进对Hg⁰的脱除。热再生时吸附态汞化合物受热分解的过程伴随着吸附剂表面化学活性位的损失,导致再生后汞吸附性能大幅下降。     

烟气及飞灰组分对溴改性飞灰脱汞特性的影响

燃煤飞灰中的未燃碳（unburned carbon,UBC）和金属氧化物因对汞有一定的吸附和氧化作用而被认为是燃煤电厂廉价的潜在脱汞吸附剂,但效率有待提高。文章选取两种UBC含量不同的飞灰,采用质量分数1%的NH₄Br溶液对其浸渍改性,利用固定床汞吸附实验台探究了烟气组分（O₂、SO₂和NO）以及飞灰中无机金属氧化物对汞吸附和氧化的影响,以期获得高效脱汞吸附剂吸附机理。结果表明,O₂对于溴素改性飞灰氧化汞有较小的促进效果,SO₂具有一定的抑制作用,NO促进Hg⁰的氧化效果明显;溴素改性飞灰中的Fe₂O₃和TiO₂对Hg⁰的氧化起着主要作用,原因在于溴素改性增加了金属氧化物Fe₂O₃和TiO₂中的晶格氧含量,促进了Hg⁰的催化氧化,主要遵循Mars-Maessen机理。另外,UBC含量对飞灰脱除Hg⁰的影响很大,溴素嵌入飞灰表面的UBC时,会使其邻域的活性加强,从而增强碳质表面对Hg⁰的吸附能力,促进了后续反应的进行。     

温度对载氧体还原过程中汞的析出特性及形态分布的影响

化学链燃烧是近年来提出的一种具有高效、内分离CO₂特点的新型燃烧方式。本文在立式管式炉实验装置上研究了温度对基于Fe₂O₃载氧体的煤化学链燃烧载氧体还原过程中汞析出特性的影响,探讨了不同燃烧温度下燃料反应器（FR）出口烟气组分的变化及其对汞迁移变化的影响。结果表明：在高温条件下（≥ 800℃）,煤中的汞在载氧体还原过程中基本全部析出,180s时基本达到90%,并且随着温度升高而增加;FR出口烟气中的汞主要以单质态（Hg⁰）形式存在,各工况下的单质态汞占烟气中气态总汞比例都在88%以上,随着温度的升高,烟气中Hg⁰/Hg^T略有降低;温度对烟气组分具有影响,随着温度的升高,CO、NO和SO₂浓度上升;对于汞而言,SO₂会抑制Cl及Cl₂的形成从而抑制Hg⁰向Hg²⁺转化,NO会直接或间接促进汞的氧化过程,FR烟气中以CO为主的还原性气氛不利于汞的氧化。     

Ag/BiOI光催化剂湿法脱除烟气中气态单质汞性能及机理

采用沉淀-光还原法制备了不同Ag含量的Ag/BiOI可见光催化剂,利用XRD、N₂吸附-脱附、SEM、TEM、XPS、DRS、光电流和ESR对其物化结构进行表征,在湿法鼓泡反应器脱汞装置上考察了Ag负载量、光照、SO₂和NO对气态单质汞（Hg⁰）脱除性能的影响。结果表明,与BiOI相比,Ag添加后光催化剂的脱汞效率大幅提高。当Ag负载质量分数为2%时,Ag/BiOI催化剂的脱汞效率高达98%。荧光灯辐照对Ag（2%）/BiOI催化剂的高效脱汞至关重要。与NO相比,SO₂对脱汞效率的影响颇为明显。与BiOI相比,Ag（2%）/BiOI中BiOI的边缘出现较多的Ag微颗粒,且Ag颗粒分散度较好;Ag的添加可以提高BiOI表面的化学吸附态氧含量和增强BiOI在可见光波段的吸收能力,有利于其高效脱汞。机理分析表明,超氧阴离子自由基（^•O₂^-）和空穴（h⁺）在光催化脱汞过程中起主要作用。     

荧光灯辐照下Ag@AgCl-BiOCl光催化剂湿法脱汞研究

采用共沉淀-光还原法制备了系列Ag@AgCl-BiOCl可见光催化剂,利用N₂吸附-脱附、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射光谱（DRS）、X射线光电子能谱（XPS）和电子自旋共振（ESR）等技术对光催化剂进行物化结构表征,在湿法脱汞装置上考察了荧光灯辐照下AgCl负载量、溶液pH、反应温度、SO₂和NO对单质汞（Hg⁰）脱除性能的影响。结果表明,在荧光灯辐照下,当Ag/Bi物质的量比为0.2时,光催化剂的脱汞效率最高。随着pH和反应温度的升高,脱汞效率逐渐降低。与SO₂相比,NO对脱汞效率的影响较大。在光催化氧化脱汞过程中,阴离子超氧自由基（^·O₂^-）、空穴（h⁺）、羟基自由基（^·OH）和氯自由基（^·Cl）等均可能发挥作用,但^·O₂^–作用较大。     

氯添加对燃煤过程中汞析出规律的影响

首先利用管式炉对燃煤及燃煤加氯后煤中汞排放进行研究,结果表明,对于神混煤而言,原煤燃烧后烟气中单质Hg⁰和氧化态汞Hg²⁺的比例分别为74.3%、25.7%。添加Cl后,烟气中Hg²⁺的比例有所上升,当加氯量为0.015%、0.030%和0.045%时,烟气中Hg²⁺的比例分别上升为32.7%、36.1%和40%,随加氯量的增加,其对汞的氧化作用也随之增强。在现场工程示范试验中,利用脱硫废水中的氯氧化烟气中的汞,以达到脱硫废水与烟气中的汞协同脱除的目的。结果表明,随着脱硫废水喷洒煤的量越大,进入SCR烟气中Hg²⁺比例增大,经过SCR后Hg²⁺的比例随之增大。由于飞灰对Hg²⁺的吸附能力较Hg⁰强,电除尘系统的脱汞效率提高,但脱硫废水喷洒煤对湿电除尘系统的脱汞效率影响不大。总之,脱硫废水喷洒量越大,燃煤机组烟气净化设备对汞协同去除效率也随之提高。     

不同烟气组分对粉状活性焦吸附汞的影响机理

在模拟燃煤热烟气为热源和介质条件下，以准东褐煤为原料，通过一维沉降炉进行炭化活化（一步法）制备粉状活性焦，考察了活性焦对Hg⁰的吸附能力，探索了SO₂、H₂O、O₂、CO₂、H₂O+O₂、SO₂+O₂及H₂O+SO₂+O₂气氛对活性焦吸附Hg⁰的影响机理。结果表明：一步法获得的活性焦对Hg⁰具有较高的吸附性能。N₂气氛作对比，H₂O、H₂O+O₂、CO₂和SO₂气氛下抑制活性焦对Hg⁰的吸附；O₂、SO₂+O₂和H₂O+SO₂+O₂促进活性焦对Hg⁰的吸附。通过Hg 4f的XPS分析证明了不同气氛组成对活性焦吸附Hg⁰的抑制和促进机理。H₂O覆盖在活性焦活性位上和堵塞孔隙而抑制活性焦对Hg⁰的吸附；SO₂与Hg⁰在活性焦上发生竞争吸附而抑制对Hg⁰的吸附；CO₂ 吸附在活性焦微孔上而抑制对Hg⁰的吸附；O₂气氛下主要形成了HgO, SO₂+O₂气氛下Hg⁰被氧化成HgSO₃，进一步氧化成HgSO₄； H₂O+SO₂+O₂气氛下，Hg⁰被氧化成HgO和HgSO₄。     

CuO改性商用选择性催化还原催化剂催化氧化单质汞性能

燃煤烟气中单质汞（Hg⁰）的高效氧化是提高燃煤电厂脱汞效率的关键,为提高传统选择性催化还原（SCR）催化剂氧化Hg⁰的性能,本文采用溶液浸渍法制备了CuO-SCR催化剂,在固定床反应装置上考察了其脱硝协同氧化单质汞性能,并借助BET、XRD和XPS等分析技术对催化剂进行表征。结果表明,CuO的掺杂显著提高了商用SCR催化剂的Hg⁰氧化性能和低温脱硝活性;在200~400℃内,随着反应温度升高和NO+NH₃浓度增大,NH₃对CuO-SCR催化剂的Hg⁰氧化性能抑制作用加强;在350℃、模拟燃煤烟气条件下,随着空速比的减小,催化剂的Hg⁰氧化性能显著提高,NH₃对Hg⁰氧化的抑制作用明显减弱。催化剂表征结果表明,CuO-SCR催化剂表面存在氧化还原反应V⁴⁺+Cu²⁺?V⁵⁺+Cu⁺,增强了催化剂的催化活性。Hg⁰在CuO-SCR催化剂表面的氧化过程遵循Mars-Maessen机制,能够有效增强催化剂的Hg⁰氧化性能。