改性氢氧化钙吸附脱除模拟烟气中汞的试验研究

对氢氧化钙进行了2种改性,并在小型模拟燃煤烟气Hg吸附和形态转化试验台上研究其对模拟烟气中Hg的脱除效果。结果表明：Ca(OH)2对单质汞的吸附主要是物理吸附,低温有利于汞的吸附;SO2和HCl均可以促进Ca(OH)2对汞的吸附,HCl对汞的氧化能力强于SO2,促进作用更明显;KMnO4改性后的Ca(OH)2在基本气体中可以将大部分的Hg0氧化为Hg2+,在有SO2或HCl存在的条件下可以脱除烟气中50%以上的Hg,改性后的吸附以化学吸附为主;利用AgNO3改性后的Ca(OH)2对汞的吸附能力极大增强,脱除效率可达90%,主要原因是银汞齐反应的发生,该法可望实现吸附剂的再生和Hg的回收利用,具有实际应用的前景。     

新式整体半干法烟气脱硫技术的脱汞实验研究

选取某石化热电厂100 MW燃煤锅炉的新式整体脱硫工艺(novel integrated desulfurization,NID)半干法烟气脱硫装置为研究对象,对其入炉煤样、底渣、预除尘器灰、新鲜脱硫剂、循环脱硫混合灰和烟气等进行了取样分析研究,获得了汞排放浓度数据,得到了NID系统的汞平衡。实验结果表明NID半干法脱硫装置可以脱除高达86.6%~92.2%的汞,对燃煤电厂汞排放的控制效果明显。还采用激光粒度分析仪LS200对烟气中的飞灰、进入NID系统的新鲜脱硫剂和循环脱硫灰进行粒径分析,并初步解释了NID反应器的催化氧化和吸附脱汞机理。     

湿法烟气脱硫装置和静电除尘器联合脱除烟气中汞的试验研究

采用国际上通用的安大略方法(Ontario hydro method,OHM)对某燃煤电站静电除尘器(electrostatic precipitator,ESP)和湿法烟气脱硫装置(wet flue gas desulphurization,WFGD)前、后的烟气进行采样,应用美国环境总署(enviroment protection agency,EPA)标准方法测定了烟气中Hg0、Hg2+和HgP的浓度,应用全自动汞分析仪DMA80测定固体样品(煤、底灰、ESP飞灰、脱硫产物)中的汞浓度。由汞平衡得出各个环节中的汞所占的份额,分析了ESP和WFGD对烟气中汞的脱除性能。实验结果表明：此燃煤电站烟气中的汞主要以Hg0形态存在,所占份额均大于80%,Hg2+的份额小于20%,ESP可以有效脱除HgP且部分Hg0被氧化为Hg2+。WFGD装置对总汞的脱除率和Hg2+的吸附率均为零,研究发现烟气中大于50%的Hg2+经过WFGD装置后被还原为Hg0。电厂底渣和飞灰中汞的富集因子均小于1,脱硫产物中汞的富集因子均大于1,表明在此电厂中汞在底渣和飞灰中是耗尽的,在脱硫产物中是富集的。     

一种改性选择性催化还原催化剂及其对零价汞的催化氧化性能

利用溶液浸渍法制备了一种氯化铜改性的选择性催化还原(SCR)催化剂(Cu Cl2/SCR)。用X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱分析(XRF)等对Cu Cl2/SCR催化剂的结构进行了表征,在自制的催化剂活性实验台上,用模拟烟气对催化剂Hg0的催化氧化性能进行了研究。结果表明:催化剂中的Cu Cl2在高温(HCl+O2)气氛中能"可逆"释放活性氯;Cu Cl2的引入显著提高了催化剂在低氯烟气(HCl浓度在0~81.5 mg/m3)中对Hg0的催化氧化效率;Hg0的氧化率随烟气中HCl浓度和催化剂中Cu Cl2负载量的增加而增加;烟气中的NH3和SO2能阻止Hg0在催化剂表面的吸附,导致Cu Cl2/SCR催化剂在SCR条件下对Hg0的催化氧化效率较纯氧化条件有所降低,但Cu Cl2/SCR仍保持了较高的Hg0催化氧化效率(可高达98%);Cu Cl2/SCR催化氧化Hg0的机制为Mars-Maessen机制。Cu Cl2/SCR兼具较高的脱硝性能和Hg0氧化性,可用于低氯燃煤烟气同时脱硝脱汞。     

烟气成分对燃煤飞灰汞吸附的影响

在小型固定床试验台上开展了烟气成分对燃煤飞灰汞吸附影响的试验研究。结果表明：在CO2-O2-N2的体系中,单独加入SO2,飞灰的汞吸附能力表现出与SO2的浓度有密切的关系;单独加入0~100′10-6 HCl,随着HCl浓度的增加,飞灰的汞吸附能力逐渐增加,在50′10-6左右达到最佳吸附效果,而后飞灰的汞吸附能力有所降低,但影响不大;单独加入NO,大大促进了飞灰对汞的吸附。HCl和SO2共同作用时,飞灰对汞的吸附效果要好于SO2单独存在时,但比HCl单独存在时要差一些;再加入NO后飞灰的汞吸附效率与吸附量都得到很大的提高。飞灰对Hg0的吸附是物理吸附与化学吸附双重作用的结果。     

低温等离子体促进烟气中单质汞氧化的特性分析

建立了实验室规模的低温等离子体氧化单质汞效能测定系统。实验研究了在介质阻挡放电所产生的低温等离子体条件下,烟气中主要成分对单质汞氧化的影响规律。实验结果表明:低温等离子体对烟气中单质汞均可达到较高的氧化效率;O2和H2O单组分可显著促进单质汞的氧化,1.5%的O2和4%的H2O分别可以获得97.4%和92.5%以上的单质汞氧化效率,电离产生的O、O3、OH等具有氧化性的活性粒子起到了重要作用;CO2的存在会增加烟气的还原性氛围,对单质汞的氧化具有不利影响;在Hg/N2/O2/CO2/H2O复杂烟气氛围下,由于活性基团相互之间的制约,单质汞的氧化率平均为75%,在烟气中添加少量的HCl会明显提高单质汞的氧化率。提出了在等离子体条件下HCl离解并氧化单质汞的机制。     

烟气脱汞技术研究进展

烟气脱汞技术包括吸附剂法、化学氧化法和利用现有设备与技术控制汞排放法3种.吸附剂法是目前最成熟的一种烟气脱汞技术,常用的脱汞吸附剂有活性炭类吸附剂、飞灰、钙基吸附剂、矿物类吸附剂以及各种新型吸附剂;化学氧化法主要包括光催化氧化、金属及金属氧化物催化氧化和选择性催化还原法等,是利用氧化剂或催化剂将烟气中的Hg0氧化成Hg2+后,再进行脱除;利用现有的袋式除尘设备能除去烟气中的Hgp,静电除尘器不但能除去Hgp,还能有效氧化吸附Hg0;湿法脱硫技术可去除Hg2+.     

富氧燃烧气氛中H_2O和HCl对Hg~0氧化的影响

充分了解富氧燃烧气氛下汞析出形态规律,特别是明确富氧煤燃烧气氛下高H_2O和HCl含量对烟气中主要的氧化性组分Cl/Cl_2的作用,以及反应产物和组分与元素汞(Hg~0)间的相互影响规律,是富氧燃烧等新型燃烧技术背景下汞控制问题的关键。通过模拟富氧燃烧气氛实验装置,研究了燃烧温度、燃烧气氛中HCl和H_2O(g)含量对烟气中Hg~0氧化的影响。结果表明:运行温度、HCl含量与氧化性Cl/Cl_2的生成与Hg~0的氧化有较强的正相关性;模拟烟气温度越高,HCl含量越多,烟气中氧化性Cl/Cl_2生成越多,Hg~0就越容易被氧化;烟气中H_2O对Hg~0的氧化有抑制作用;HCl可改善H_2O的抑制作用,但是温度越高,H_2O的抑制作用越明显。     

燃煤电厂现有烟气净化设备脱汞特性分析

为了解某燃烧褐煤电厂现有脱硫、脱硝、除尘器等烟气净化设备对汞的脱除特性。采用安大略法(OHM法)和冷原子吸收光谱分析法测试了该电厂褐煤燃烧过程以及烟气排放中的零价汞(Hg0)、氧化态汞(Hg2+)、颗粒态汞(Hgp)和总汞(HgT)的质量浓度。结果表明:选择性催化还原脱硝设备对汞的脱除效果不明显;除尘器对于颗粒态汞具有一定的脱除作用;脱硫设备主要脱除烟气中的氧化态汞;电厂现有设备对汞的脱除率仅为33.94%。     

燃煤锅炉氧化协同脱汞试验研究

在燃煤锅炉上新建立了一套炉前加入卤化物添加剂的全烟气氧化协同脱汞系统,对入炉煤、炉底渣、飞灰、脱硫石膏、脱硫废水和排放烟气进行了脱汞前、后全口径汞平衡测量,并采用吸附管离线采样法测量了湿法脱硫(WFGD)前、后的烟气总汞量和分形态汞含量分布。采用添加卤化物的氧化协同脱汞技术在最佳添加剂Br/Hg摩尔比为3 670下,持续运行1年后的结果表明:在入炉煤中加入卤化物添加剂后,脱硫前烟气中Hg2+的质量分数由30%升至80%;飞灰和WFGD的脱汞量分别增加了0.9和1.5倍;整体脱汞效率从33%升至90%,烟气排放的汞质量浓度从2.21μg/m3降至0.26μg/m3;而投运成本仅增加了0.05分/(kW·h)。     

TiO2-硅酸铝纤维纳米复合材料光催化脱硫脱硝脱汞的实验研究

使用溶胶凝胶法以硅酸铝纤维为载体制备纳米TiO2复合材料,利用X射线衍射仪及场发射扫描电镜对其进行表征.在波长为253.7nm的紫外光照射下使用复合材料脱除模拟燃煤烟气中的SO2,NO和元素Hg,考察了此复合材料的脱硫、脱硝和脱汞效率,以及试验工况对脱除效率的影响.研究结果表明硅酸铝纤维上负载的纳米TiO2主要为锐钛矿相,粒径在20nm左右.光催化脱硫、脱硝和脱汞效率达到37%、40%和84%.SO2和NO的浓度增加,其光催化脱除效率降低,烟气中低浓度的SO2对NO的脱除起促进作用,而在较高的浓度范围内会抑制光催化脱硝效率;同样随着烟气中NO浓度的逐渐增加,对光催化脱硫也表现出先促进后抑制的作用.温度对光催化氧化有抑制作用,纳米复合材料的脱硫脱硝脱汞效率均随着反应温度的升高而降低.     

脱硫废水烟道蒸发工艺协同脱汞效率研究

燃煤电厂脱硫废水成分复杂,处理难度大。以某燃煤电厂600 MW机组为研究对象,进行了脱硫废水（人工配制）烟道蒸发试验,探索了协同脱汞的可行性,并讨论了脱硫废水氯离子质量浓度与机组运行负荷等对脱汞效率的影响。研究结果表明,将脱硫废水喷射至烟道进行雾化干燥的协同工艺,不仅有效提高了烟气中HCl含量,而且能促使更多Hg⁰转化为较易被飞灰吸附的Hg²⁺,可实现脱硫废水零排放和烟气汞的减排;废水中的氯离子对脱汞效率有较大的影响,当废水中氯离子质量浓度由21 250 mg/L增加至36 500 mg/L时,烟气中气态汞的协同脱除效率由95%降至58%;与机组低负荷运行时协同脱汞效率相比,高负荷条件下协同脱汞效率有所降低。     

均相汞氧化的化学动力学耦合流体动力学数值模拟

探讨了利用CHEMKIN4.1与FLUENT6.2软件耦合预测烟道中气相汞氧化过程。根据气相汞的氧化模型,结合CHEMKIN的敏感性分析方法对Hg0氧化化反应机制进行了分析,得到与汞氧化关联度高的反应。对烟气中不同Cl2和HCl浓度下汞的氧化进行了数值计算,模拟获得了汞在三维圆柱烟道内的浓度分布以及温度对汞氧化的影响规律,并与相关的实验结果进行了比较。结果表明:耦合计算很好地解决了计算流体力学(computation fluid dynamics,CFD)与复杂反应动力学机制结合的问题,少量Cl2对单质汞氧化的促进作用明显优于HCl,单质汞氧化率较高的温度窗口集中在950～1150K。     

燃煤烟气净化设施对汞排放特性的影响

为研究燃煤锅炉烟气净化设施对汞排放特性的影响,采用Ontario-Hydro方法,对设有催化脱硝、静电除尘、海水脱硫的300 MW燃煤锅炉排放烟气中汞的含量与形态进行分析,同时测定锅炉的煤、底渣、飞灰等固体样品以及脱硫塔前后、曝气之后海水样品中的汞含量。实验结果为：烟气中的气态汞占总汞的79.1%以上,脱硝催化剂对汞的价态具有强烈的转化作用,烟气中83.4%的气态Hg0被氧化成气态Hg2+;静电除尘对颗粒态汞的去除率几乎达到100%;在脱硫塔中,海水对烟气中汞的洗脱率高达73.6%,曝气后排放前的海水中含汞量是新鲜海水的5.5倍。研究表明锅炉烟气净化设施对汞的排放特性有着重要的影响。     

燃煤烟气的除尘脱硫处理对不同形态汞的去除效果初探

采用Ontario-Hydro方法,对某配有静电除尘和湿法脱硫装置的燃煤锅炉排放烟气中汞的含量与形态进行了研究,并计算了汞的质量平衡。实验结果为:此燃煤电厂烟气的静电除尘装置可以有效脱除颗粒态汞;湿法脱硫装置对Hg2+、Hg0和总汞的脱除率分别为81.3%、53.8%和62.1%;排放烟气中的汞主要以单质态存在,所占份额大于80%;燃煤及其后总汞的质量平衡为91.17%。证实了锅炉烟气的净化设施对汞的排放特性影响较大,有利于推进同时除尘脱硫降汞技术的研发。     

改性钙基吸附剂的汞吸附特性实验研究

利用汞渗透管产生的气态单质汞和其他烟气主要气体成分模拟烟气条件,在固定床实验台上进行了以消石灰、飞灰和由两者混合物改性的3种物质作为吸附剂吸附单质汞的实验研究。实验结果表明,Ca(OH)2吸附Hg0效果较差,SO2的存在对Ca(OH)2吸附Hg0有促进作用;经改性的普通高活性钙基吸附剂对Hg0吸附效果比消石灰稍强,SO2的存在促进了普通高活性钙基吸附剂对Hg0的吸附;有添加剂的高活性钙基吸附剂对Hg0的吸附效率比普通高活性钙基吸附剂增加约30%,当有SO2存在时,有添加剂的高活性钙基吸附剂对Hg0的吸附效率略低,而穿透时间延长。利用改性钙基吸附剂可以实现烟气中SO2和Hg0以相对较低的成本同时脱除。     

现有烟气污染控制设备脱汞技术

介绍了利用现有设备实现烟气脱汞的相关技术.基于布袋除尘器或静电除尘器喷入改性活性炭技术可以去除95%的汞,但存在活性炭价格昂贵的缺点.湿式脱硫(WFGD)可在实现烟气脱硫的同时去除80%～95%的Hg2+,但对Hg0吸收不理想,可通过加入氧化剂加以改善.选择性催化还原法(SCR)可促进Hg0氧化从而增加WFGD对汞的去除效率.认为改进WFGD吸收系统实现同时脱硫脱汞是具有前景的烟气污染控制技术.     

低温等离子改性复合钙基吸附剂烟气脱汞脱硫实验研究

为提高复合钙基吸附剂对Hg和SO_2的脱除效率,提出通过低温等离子技术改性复合钙基吸附剂,借助N2吸附和傅里叶红外光谱技术对吸附剂进行表征,分析低温等离子改性对复合钙基吸附剂表面理化特性的影响。在固定床吸附实验台上进行脱汞脱硫实验,探究了AC与Ca O质量比、水合条件对汞吸附效果的影响;在优化的实验条件下,探究了低温等离子改性时间和改性功率对复合钙基吸附剂脱汞脱硫的影响规律。实验结果表明:最佳实验条件下制备的复合钙基吸附剂具有良好的比表面积和孔隙结构,可以有效脱除烟气中的Hg和SO_2;低温等离子改性能够增加复合钙基吸附剂表面含氧官能团的数量,对吸附剂脱汞脱硫性能具有重要的影响,低温等离子改性复合钙基吸附剂可以明显提高吸附剂脱汞脱硫的效率;经40W低温等离子改性10 min后的单位质量复合钙基吸附剂对Hg和SO_2的吸附量相对于未改性的分别提高了33.10%和34.71%,低温等离子改性具有明显的优势,是一种具有较大发展潜力的污染物脱除方法。     

燃煤烟气中单质汞的催化氧化技术研究进展

概述了燃煤机组选择性催化还原法(SCR)催化剂对烟气中单质汞的催化氧化性能,分析了烟气组分如HCl、SO2、NO和NH3等及SCR系统运行操作条件对单质泵氧化的影响.同时,介绍了新型催化剂包括锰及其氧化物、氯化铜和氧化铜、贵金属类、稀土类、光催化剂等的研究进展,提出烟气中单质汞催化氧化进一步研究的方向应为SCR工艺对单质泵的氧化作用和机理,研发新型廉价催化剂,以及这些催化剂对汞的氧化效果.     

活性碳吸附烟气中气态汞的试验研究

该文利用汞渗透管的汞蒸气发生装置和其它烟气主要气体成分模拟烟气条件，在小型固定床试验台上开展活性碳脱除单质汞的试验研究。结果表明：随着Hg^0的入口含量的增加，活性碳的吸附量增加，初始吸附量与Hg^0的含量成正比例增加；活性碳对Hg^0的吸附受到HCl和SO2等气体成分和含量的影响，SO2气体会导致吸附效率的下降，HCl气体的存在使活性碳的吸附量增加；HCl和SO2共同作用时，活性碳对Hg^0的吸附性能要好于SO2单独存在时，但与HCl单独存在时比较要差。吸附随着反应温度的升高，活性碳的吸附能力降低；对活性碳注氯后，其吸附单质汞的过程是受物理吸附和化学吸附双重因素影响的，使其吸附量有所增加，并且含氯量越高，吸附量增加的幅度也越大。