模拟煤气中铁基吸附剂脱汞实验研究

在固定床吸附机理研究试验台上,利用汞在线分析仪研究了铁基吸附剂在氮气和模拟煤气气氛下对单质汞的吸附作用。实验结果表明,N2气氛下,铁基吸附剂的煅烧抑制了吸附剂对单质汞的脱除;铁基吸附剂在模拟煤气气氛下有着较高的脱汞效率,脱汞效率能够长时间维持在90%以上;吸附床温度会影响Fe2O3吸附剂对单质汞的吸附,随着吸附床温度升高,Fe2O3吸附剂的脱汞效率先升高后下降。     

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。     

富氧型高活性吸收剂同时脱硫脱硝脱汞的实验研究

以粉煤灰和消石灰为主要成分,分别添加了少量添加剂制备了2种富氧型高活性吸收剂M和N.在固定床实验台上,研究了富氧型高活性吸收剂同时脱硫脱硝脱汞的性能.结果表明:当温度升高时,2种富氧型高活性吸收剂脱汞效率均提高;SO2抑制了2种富氧型高活性吸收剂对汞的脱除效率,但延长了穿透时间;当NO浓度增加时,吸收剂M对单质汞的脱除率降低,而对吸收剂N的汞脱除效率影响很小;模拟烟气中汞浓度的变化对脱硫和脱硝效率几乎没有影响.     

载硫活性炭脱汞性能及其反应机理研究

以市售商业载硫活性炭为研究对象,在固定床实验台上进行汞吸附实验,分析吸附温度、入口汞浓度对其脱汞性能的影响,通过表征方法对失活前后吸附剂的物理化学性质进行对比,采用程序升温热脱附实验得到样品中吸附的汞形态,并探究其脱汞机理。结果表明：实验样品的适宜脱汞温度为70 ℃,脱汞效率随着汞浓度的升高而降低;活性炭样品失活后比表面积下降,表面含氧官能团减少,非氧化态硫含量降低,其汞吸附形态以HgS、HgO为主;载硫活性炭样品对汞的吸附脱除主要依靠含氧官能团和含硫官能团的化学吸附作用。     

N2气氛下活性炭的汞吸附性能

为研究活性炭吸收烟气中单质汞的吸附机理和提高其吸附能力的方法,对3种原始活性炭和载硫改性后的活性炭在氮气气氛下进行了汞吸附性能试验.结果表明:经水蒸气活化法制备的椰壳活性炭和杏壳活性炭对单质汞的吸收主要为物理吸附,吸附效果较差;而经氯化锌化学法制备的木质活性炭由于表面残存Cl元素,对单质汞的吸收表现出化学吸附的特性,吸附性能较好;经200℃和600℃渗硫改性后的活性炭,其汞脱除效率均得到提高,且渗硫的温度越高,其吸附能力越好.     

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。     

燃煤烟气脱汞吸附剂研究进展

概述了目前当今世界燃煤烟气中脱汞吸附剂的研究现状,介绍了碳基吸附剂、钙基吸附剂、石油焦、飞灰,以及一些新型吸附剂对汞的脱除效果。指出活性炭对汞的脱除效率高,但成本也高;飞灰吸附剂对汞脱除的成本低,但脱除效率也低。用于燃煤电厂汞吸附的吸附剂研究处于实验室研究阶段,因此开发价廉和高效脱汞吸附剂和吸附剂的再生等是吸附剂发展过程中的一个重要研究课题。     

金属氧化物改性凹凸棒石脱除烟气中的单质汞

利用固定床反应器在模拟烟气条件下研究凹凸棒石天然吸附剂对单质汞的脱除能力,并利用金属氧化物Mn O2和Co3O4对凹凸棒石进行改性,制备出金属氧化物改性的矿物吸附剂,研究了烟气组分对改性吸附剂脱汞效果的影响.结果表明,Mn O2和Co3O4改性后的凹凸棒石极大地提高了脱汞效率,由原来的12.2%分别提高到了87.9%和84.1%;O2和HCl促进单质汞的脱除,氧气体积分数为4%时,其脱汞率分别提高至92.1%和88.1%,HCl体积分数为10×10-6时,脱汞率分别提高至90.1%和90.7%;SO2和NO竞争吸附降低单质汞的脱除效率,SO2体积分数为400×10-6时,Mn O2和Co3,O4改性后的凹凸棒石其脱汞率分别降至84.7%和64.5%,NO体积分数为50×10-6时,其脱汞率分别降至86.1%和81%.     

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。     

燃煤脱汞技术研究进展

自二十一世纪以来,汞已经成为继CO2之后又一对全球环境产生危害的污染物,脱汞技术已成为全球研究热点。文中从汞危害性和全球汞污染现状出发,以烟气中汞的三种形态为切入点,重点评述国内外单质汞、二价汞、颗粒汞脱除技术的研究发展现状。介绍了利用现有设备脱除单质汞、二价汞、颗粒汞的途径;并重点介绍了以吸附剂喷入技术和SCR脱汞技术为代表的单质汞的脱除技术,分析了飞灰、活性炭、活性焦、粘土等吸附剂的工作原理和优劣;探讨了影响SCR催化剂活性的因素及V-W-Ti体系催化剂和Mn Ox基催化剂在SCR脱汞技术中的应用。     

温度和改性浓度对改性飞灰汞吸附性能的影响

采用机械力耦合NaBr的方法对燃煤飞灰进行机械化学改性。在固定床反应装置上研究了NaBr质量浓度及吸附温度对改性飞灰脱汞性能的影响。结果表明：改性飞灰的脱汞效率受NaBr溶液质量浓度和吸附温度的影响较为明显,脱汞效率随NaBr溶液质量浓度的增加而增加,同时吸附温度越高汞吸附性能越好;在350 ℃的吸附温度下,机械力耦合0.5%浓度的NaBr对汞几乎完全吸附;在机械力与NaBr的协同改性过程中,随着NaBr溶液质量浓度的增加,原始飞灰中粒径占比发生改变,飞灰表面破碎程度增大,飞灰部分表面官能团发生改变,产生了活性位点与新的活性官能团,从而增强了对汞的吸附性能,促进了对汞的吸附脱除。     

飞灰未燃尽碳吸附(HgS)n及(HgO)n的量化分析

为研究飞灰中未燃尽碳对(HgS)_n及(HgO)_n(n=1~4)的吸附机理,构建了三碳环石墨烯结构作为未燃尽碳分子表面模型,应用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)水平上进行结构优化,在PWPB95/def 2-Tzvp水平上计算了体系的单点能。研究表明:HgS及HgO团簇在未燃尽碳表面的吸附形式为化学吸附,吸附能为-646.546~-105.116 k J/mol;HgS及HgO团簇以解离和非解离形式吸附于未燃尽碳表面,更倾向于稳定的解离吸附;相同情况下HgO团簇的吸附稳定性高于Hg S团簇;团簇数量的增加对吸附能几乎无影响,当吸附位点增多时,吸附能绝对值显著增加,吸附稳定性提高。     

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。     

A density functional theory study of the adsorption of Hg and HgCl2 on a CaO(001) surface

The adsorption of mercury and mercury chloride on a CaO(001) surface was investigated by the density functional theory (DFT) by using Ca₉O₉ cluster embedded in an electrostatic field represented by 178 point charges at the crystal CaO lattice positions. For the mercury molecular axis normal to the surface, the mercury can only coordinate to the O²⁻ anion and has a very weak binding energy of 19.649 kJ/mol. When the mercury chloride molecular axis is vertical to the surface, the Cl atom coordinates to the Ca²⁻ cation and has a binding energy of 23.699 kJ/mol. When the mercury chloride molecular axis is parallel to the surface, the Hg atom coordinates to the O²⁻ anion and has a binding energy of 87.829 kJ/mol, which means that the parallel geometry is more stable than the vertical one. The present calculations show that CaO injection could substantially reduce gaseous mercury chloride, but have no apparent effect on the mercury, which is compatible with the available experimental results. This research will provide valuable information for optimizing and selecting a sorbent for the trace element in flue gas. Translated from Proceeding of the CSEE, 2005, 25(13): 101–104 [译自: 中国电机工程学报]     

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.     

煤裂解或燃烧条件下汞的析出规律研究

进行了加热时间、反应条件、煤种等因素影响煤中汞析出规律的试验研究。首先对煤样裂解或燃烧产物中残留汞进行分析，发现煤中汞在燃烧条件下能很快析出，而在裂解时则析出相对缓慢。其次利用管式炉系统，在还原性气氛（载气为氮气）或氧化性气氛（载气为氮、氧体积比为4：1的混合气体）下进行煤样裂解或燃烧后汞的析出及形态迁移转化试验。研究认为，煤在裂解或燃烧后，汞主工以气态方式进入烟气，烟气中的汞主要以二价汞（Hg^2 ）和零价汞（Hg^0）形式存在，且汞的形态分布与反应条件和煤种有关。随加热温度升高，烟气中的二价汞含量升高，零价汞含量降低；裂解与燃烧相比，燃烧时零价汞被氧化的程度更高。     

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。     

吸附剂的汞吸附特性实验

汞污染排放控制技术是目前燃煤电站污染物控制的研究热点,以活性碳为代表的吸附剂喷射吸附方法是目前最有前途的主动式汞排放控制技术.文中建立了实验室规模的固态吸附剂对汞吸附效能的测定系统,该系统包括特定浓度汞源气体发生器、固定床反应器、原子荧光光谱气体在线连续汞分析仪和相关的吸附剂处理、制备装置.对8种不同的吸附剂材料在反应器进出口的汞浓度变化进行了实时测量,从而获得了吸附剂的汞穿透时间和总吸附能力与吸附剂种类、表面性态、反应温度等条件的关系.