燃煤汞形态识别及其脱除.doc

燃煤汞形态识别及其脱除 燃煤电站是全球最大的人为汞排放源,其汞排放与控制已经成为愈来愈受关切的热点。本文在燃煤电厂汞排放形态及分布、煤中汞的形态识别和燃烧前脱除、煤燃烧过程中汞的形态、气相单质汞脱除等方面进行了研究,促进煤燃烧过程中汞污染控制技术的发展。用Ontario Hydro法对2台配备ESP的200MW燃煤电站锅炉汞排放形态和分布进行测试分析。汞平衡计算得,输出汞与输入汞质量比在113到125之间,表明结果可信。大部分输出的汞在飞灰和排放的烟气中,只有不到2的汞保留在锅炉灰渣和省煤器底灰中。因为ESP除尘效率高达99以上,所以几乎100的颗粒态汞都被除掉了。超过总汞量55的汞以气态汞的形式排放入大气,其中超过65是氧化态汞。提高低NOx燃烧器锅炉负荷可以提高ESP入口的颗粒态汞比例,从而降低ESP出口烟气中的汞浓度。传统燃烧器比低NOx燃烧器锅炉向大气中排放的氯少而汞多。低NOx燃烧器的飞灰汞含量比传统燃烧器高,这归因于较高的烟气氯含量、飞灰含碳量和比表面积。通过程序升温热解、浮沉分离、硝酸浸提、选择性连续浸提识别煤中汞的赋存形态,同时考察了它们对煤中汞的脱除效率。首次建立了煤程序升温热解过程中汞释放的温度区间和汞形态的对应关系＜150℃是Hg0,150-250℃是HgCl_2/有机结合态Hg,250-400℃是HgS/硅酸盐结合态汞,400-600℃是黄铁矿结合态汞。煤中汞的赋存形态影响各种燃前脱汞技术的效率。对于黄铁矿结合态汞含量高的煤种,浮沉分离然后低温热解是相对经济和环境友好的一种方法。煤的快速升温热解实验表明,提高温度,加快汞的脱除速率和提高汞的脱除率。降低压力热解可以提高汞脱除速率。通过化学热力学平衡计算、化学动力学计算和管式炉煤燃烧实验,研究了影响煤燃烧过程中汞形态转化的因素。化学热力学平衡计算结果表明,Cl_2对汞的氧化能力比HCl强得多。H_2O的存在会抑制汞的氧化。汞氧化生成的产物主要是HgCl_2,也可能存在少量HgO和HgSO_4。化学动力学计算结果表明,HgCl_2的生成速率受温度影响很大,在900K左右达到了峰值,而当温度高于1200K或低于700K时很低。敏感性分析表明在793K时,HgCl_2主要通过反应HgClHOClHgCl_2OH生成。当温度升到900K时,除了上述反应外,反应HgCl_2HgClCl也变得敏感。但是,该温度下反应HgClMHgClM的逆反应导致HgCl的分解而抑制了HgCl_2的生成。1100K时,反应HgClMHgClM和反应HgClHClHgCl_2H的逆反应对抑制HgCl_2生成起主要作用。通过石英管式炉的煤燃烧实验研究了影响汞氧化的因素。较强的氧化性气氛有利于汞氧化物的生成。燃烧温度影响汞的氧化,在燃烧温度900℃达到汞的最大氧化率。延长降温段停留时间可以略微促进汞的氧化,但效果不明显。不同密度段的煤燃烧汞氧化率依次为中密度段＞高密度段＞低密度段。Na对Hg氧化有较强抑制作用。热水洗煤和氨水洗煤都可以得到很好的脱氯效果。氯含量的降低大大降低了汞的氧化率。煤中添加CaCl_2可以促进汞的氧化反应,但是促进程度对煤种的依赖性高。吸附剂吸附是有效控制燃煤烟气汞污染,尤其是单质汞排放的有效途径。合成了一种新型可再生吸附剂载银纳米碳管Ag-CNT,并测试其作为吸附剂脱除或作为汞阱检测燃煤电厂烟气中的单质汞的性能。实验表明,Ag-CNT在从室温到150℃的温度范围内能彻底的捕集汞,可加热再生,汞吸附容量高,记忆效应极小。应用Ag-CNT制作汞阱用做CVAFS测汞仪的汞富集单元时,检测荧光结果对CO_2,O_2,SO_2和NO_x不敏感,标定获得标准曲线线性相关性高。实验表明Ag-CNT值得进一步测试其作为商用汞阱吸附剂的潜力。成功对高岭土、沸石、石灰石进行浸溴改性,并对吸附剂的汞吸附性能分别在固定床和沉降炉反应器上进行了测试。浸溴处理可以提高三种吸附剂的汞吸附效率。未改性吸附剂汞吸附效率随温度升高而降低,表现出明显的物理吸附。而浸溴改性吸附剂汞吸附效率随着温度升高而升高,表现出化学吸附特性。 同主题文章 [1]. 刘晶,陆晓华,刘炼,曾汉才. 煤燃烧中重金属释放的化学控制研究 [J]. 华中理工大学学报. 2000.01 [2]. 范伶俐,周英彪,郑楚光. 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室 [J]. 国际电力. 2003.02 [3]. 张宝利,魏虎胜. 锰的氧化态化学初探 [J]. 甘肃教育学院学报自然科学版. 1995.02 [4]. 王恒. 煤燃烧污染及防治 [J]. 能源研究与信息. 1988.01 [5]. 项学敏,卫志强,周集体,王刃,杨凤林,王晓坤. 污水中磷酸根的吸附研究进展 [J]. 广州环境科学. 2009.04 [6]. 黄美荣,李舒. 重金属离子天然吸附剂的解吸与再生 [J]. 化工环保. 2009.05 [7]. 吴森华. 工业燃煤锅炉大气污染物控制技术（续） [J]. 中国环保产业. 1995.02 [8]. 孙家寿，石建明. FMA吸附剂吸附铬的性能研究 [J]. 工业水处理. 1994.04 [9]. 国产PX吸附剂开发成功 [J]. 化学工业与工程技术. 2003.03 [10]. 易琼，叶菊招. 壳聚糖吸附剂的制备及其性能 [J]. 离子交换与吸附. 1996.01 【关键词相关文档搜索】 热能工程; 煤燃烧; 汞; 氧化; 吸附剂; 汞形态 【作者相关信息搜索】 华中科技大学; 热能工程; 徐明厚; 罗光前;