任建莉[1]2003年在《燃煤过程汞析出及模拟烟气中汞吸附脱除试验和机理研究》文中认为汞及其化合物是环境污染物控制的污染物种，煤燃烧是大气汞污染的一个主要来源，对其研究已成为当今环境研究的前沿问题。 本文系统介绍了汞的物化性质、危害、环境来源，着重叙述了煤中汞赋存特性以及国内外有关燃煤汞测量和控制的研究进展，并且在国外测试方法的基础上，完善并形成了一整套适于试验研究的采样、预处理方法和基于原子荧光光谱法(CVAFs)的分析技术。 利用加热装置(烘箱或马弗炉)进行了煤样的裂解或燃烧试验，加热温度越高，加热时间越长，半焦或灰渣中的的汞越少；在相同条件下，裂解与燃烧相比汞析出相对较少。在600～700℃以上加热，较短时间内煤样中的汞可基本析出，主要以气态方式进入烟气。 本文研究了煤在层燃、悬浮燃烧、流化床燃烧叁种不同燃烧方式条件下，煤中汞的析出规律。叁种燃烧条件下燃烧产物中气态、颗粒态汞分布相似，在燃烧区域内主要以单质汞形式存在，气态汞是燃煤汞排放的主要形式，但是又由于具体燃烧条件和煤种的不同而有差异。 在煤粉层燃条件下，随着温度升高，烟气中的零价汞含量逐渐降低，二价汞含量逐渐升高。层燃和悬浮燃烧两种条件下，二价汞(Hg_g~(2+))和零价汞(Hg_g~0)的形态分布规律相似，烟气中气态汞总量在10～15μg/Nm~3范围内，二价汞(Hg_g~(2+))占气态总汞的比例在40％以上，较低的烟气冷却速率可以促进零价汞向二价汞的转化。利用循环流化床形式将石煤和烟煤混合燃烧，烟气中的气态汞含量在6.8～9.3μg/Nm~3范围内，小于10μg/Nm~3。底渣中的汞含量很低，占汞总量的3％～7.6％；飞灰中的汞含量相对较高，烟气中汞含量相对较低，这与纯烟煤燃烧不同。加入石灰石后，飞灰汞含量增加了16％以上，烟气汞向大气的直接排放有所减少。 本文还采用固定床试验系统，采用吸附剂(活性炭、石灰、沸石、Ca(OH)_2、生物质半焦等)吸附的方法在模拟烟气条件下进行了各种烟气成分、浓度、温度等因素对吸附效果影响的研究。Hg~0浓度增加会促进活性炭的吸附作用；烟气成分SO_2对汞吸附有一定的抑制作用；而HCl对汞吸附有促进作用等，这一点也表明活性炭对Hg的吸附作用既包括物理吸附，同时也包括化学吸附的过程；C/Hg比增加后，吸附效率相应提高，单位吸附量降低，说明活性炭的利用率降低了；含碳量高的飞灰样品与含碳量低的飞灰相比，吸附量大，但是含碳量与飞灰的吸附能力不成比例；飞灰和活性炭在很多方面都很相似，活性炭在低温下吸附效果更好，飞灰也得到了同样的结果；熟石灰、石灰以及飞灰和熟石灰的混合物叁种钙基类物质在SO_2存在时都表现出比在基本气体条件下较高的吸附量浙江大学博士学位论文和吸附效率;吸附剂经改性处理后可改善吸附效果，活性炭经过注氯化学处理后，吸附性能显着成倍增加;沸石、膨润土和蛙石改性后，其单位吸附量均有不同程度增加。 通过模型计算，选取基本工况，对活性炭、飞灰、石灰等吸附剂的吸附过程进行了模拟，结果基本吻合;通过模型分析，选取某些影响因素，预测了在一定运行条件下活性炭吸附剂的吸附量和穿透曲线。结果表明，随着颗粒粒径增大，吸附量曲线上升幅度减缓，吸附效率降低，较小的颗粒粒径对吸附的进行更有利;在保证一定c旧g比的条件下，随着入口浓度增大，单位吸附量也相应增大，活性炭的利用率提高了;接触时间延长后，吸附效率增加，吸附量曲线增长缓慢，吸附剂的单位吸附量降低。在较低的吸附温度下，有利于吸附效率的增加，这是由物理吸附的特点决定的。本模型的建立可以用来指导固定床汞吸附装置的设计，预测现有固定床除汞装置的脱除效率和计算吸附量。 影响燃煤电站汞排放的主要因素归纳起来有煤中汞含量，电站锅炉炉型，锅炉运行条件，所采用的烟气清洁装置类型。利用汞排放修正因子，可以估算燃煤电站汞排放量。
高洪亮[2]2004年在《模拟燃烧烟气中汞形态转化及脱除技术的实验及机理研究》文中指出燃煤汞排放作为大气污染的一个重要来源，其造成的汞污染对生态环境具有很大的直接和潜在的危害。国内外有关燃煤过程中汞的形态转化和控制方法的研究还处于探索阶段，在有效吸附剂的筛选及治汞机理方面的研究也还很薄弱。因此，积极开展汞污染的研究，研究汞脱除的特效吸附剂，研究汞形态的转化规律和合理的治汞方法，对于提高燃烧质量，减轻汞对环境的污染都有重大意义。 首先对单质汞向氧化态汞转化的影响因素进行了实验研究，采用Ontario Hydro方法作为样品取样方法，分别进行了烟气中氯化氢浓度大小、氧气浓度大小、NO浓度大小、二氧化硫浓度大小、反应器出口温度高低以及汞浓度变化对燃煤烟气中汞形态分布的影响。得出如下结论：HCl是燃煤烟气中与汞发生化学反应的主要物质，在未添加HCl的烟气体系中，随反应温度的升高单质汞向氧化态汞转化的转化率先是升高而后降低，NO、O_2、SO_2的存在可以促进汞的氧化；在添加HCl的烟气体系中，随反应温度的升高汞单质汞向氧化态汞转化的转化率升高，烟气中氯化氢的浓度越大，转化率越大；烟气中其他成分对汞的形态转化有一定的影响，NO、O_2的存在可以促进汞的氧化，SO_2的存在则抑制汞的转化；另外，较高的烟气排放温度会提高单质汞向氧化态汞转化的转化率，Hg浓度升高汞转化率下降。 建立了燃煤烟气中汞形态转化的动力学模型，在氯化氢存在的情况下烟气中汞均相气相氧化的总反应速率方程为：(~(dC)Hg/dt=-k×C_(Hg)~(1.78)×C_(HCl)~(0.79)；总反应速率常数方程为： k=0.029858exp(-12787.5/RT)。通过模型计算，选取基本工况，对烟气中汞的反应过程进行了模拟计算，计算结果与实验结果基本吻合；通过模型分析，选取一些重要影响因素，预测了在一定运行条件下汞形态的转化，结果与汞形态转化实验研究的结果一致。该模型可用于定量预测典型燃煤烟气中汞形态转化的程度。 对吸附剂进行化学改性后，在小型模拟烟气实验台上进行了汞吸附实验筛选，以期获得经济、高效的汞吸附剂。首先进行了吸附剂的改性实验研究。在查阅大量文献基础上，结合现有污水除汞及炼汞工业的废液、废气的除汞方法，尝试性地进行了吸附剂的活性MnO_2浸渍、FeCl_3浸渍、不同温度下渗硫等改性试验。并在固定床上进行了吸附剂的初步筛选。对原吸附剂及其改性吸附剂在固定床上进行了恒温汞吸附实验，初步找出效果较好的吸附剂，筛选出了以下几种有应用前景的吸附剂：活性炭、活性MnO_2浸渍活性炭、叁氯化铁浸渍活性炭、600℃渗硫活性炭、活性MnO_2浸渍沸石、活性MnO_2浸渍膨润土、活性MnO_2浸渍蛭石、叁氯化铁浸渍蛭石，并研究了不同烟气成分、不同入口汞浓度、不同吸附反应温度、不同炭汞比等因素对汞蒸气吸附作用的影响。 在燃烧石煤的循环流化床电站锅炉上进行了汞排放及控制试验研究。结果表明汞在燃烧产物中的分布因工况不同而不同，燃烧添加石灰石前后汞的分布发生了较大的变化，比较明显的是ESP灰中汞增加，排放大气总汞减少，炉底灰渣中汞和排放大气总汞中固态汞含量变化不是很大，添加石灰石有利于总汞中零价汞的减少。电站除尘器对汞的排放有一定的控制作用，除尘器后烟气中汞的含量明显低于除尘器前；烟气经过除尘器前后气态汞分布变化不大；排入大气的烟气中主要为单质态汞为主。浙江大学博士学位论文 在小型脱汞实验台上进行了燃煤烟气除汞技术的机理试验研究。对固定床实验筛选出来的吸附剂进行了脱汞实际应用研究，对各种脱汞操作工况进行了优选，得出对于未进行化学改性的吸附剂，半干法除汞是最佳操作方式;对于经过化学改性的吸附剂，干喷射吸附剂法除汞是最佳操作方式;由于电厂燃煤烟气除汞过程需要的吸附剂量较大，化学改性具有一定的难度，因此就工程实际应用前景来看半干法除汞是最佳的电厂燃煤烟气除汞技术;在中型燃油实验台上进行了有关的放大应用实验，主要研究了固定床试验所筛选出的几种吸附剂对汞蒸气的吸附效果，以及吸附反应温度、不同碳汞比等因素对汞蒸气吸附作用的影响。对吸附汞后的吸附剂进行了稳定性实验，结果表明被吸附后的汞比较稳定。 通过模型计算，选取基本工况，对活性炭半干法中试塔体内部吸附进行了模拟，结果基本吻合。通过模型分析，选取某些影响因素，预测了在一定运行条件下活性炭吸附剂的吸附量。结果表明，在保证一定C/Hg比的条件下，随着入口浓度增大，单位吸附量也相应增大，活性炭的利用率提高了;改变吸附剂喷入量使炭汞比增大到一定程度时，吸附量曲线增长缓慢，吸附剂的单位吸附量降低，吸附效率增加。较长的接触时间有利于提高吸附效率;在较低的吸附温度下，有利于吸附效率的增加，这是由物理吸附的特点决定的。吸附剂颗粒粒径越小越有利于汞的吸附。 关键词:汞;燃煤锅炉;形态分布;半干法汞排放控制;改性吸附剂;烟气
张海茹[3]2012年在《燃煤过程汞污染物的排放、迁移及吸附净化的数值模拟》文中指出煤燃烧产生的汞排放是大气汞污染最主要的来源,对生态环境和人类健康造成极大危害。燃煤过程中汞释放形态及赋存方式的转化研究对理解和控制汞污染显得尤为重要。但近年来相关研究局限于化学动力学、简单的燃烧模拟及少量的实际电站测量工作,将污染物生成及转化反应机理与实际锅炉燃烧过程相结合的研究鲜见报道。活性焦吸附法是一种先进的干法烟气净化技术,国内外在烟气脱硫工艺上的应用已经比较成熟,但关于活性焦吸附脱除重金属汞的系统化机理研究还比较缺乏。本文的主要研究工作包括以下内容：论文以410t/h全尺寸煤粉锅炉作为研究对象,通过化学热力学平衡、化学动力学分析,考察在不同锅炉运行参数和复杂烟气组分影响下,燃煤汞释放及形态转化的规律,获得了单质汞和氧化态汞在实际叁维炉膛及烟道内的浓度分布。结果表明：采用涡耗散概念模型能够更好地预测锅炉内单质汞及氧化态汞的分布规律；在燃煤烟气温度高于1000K时,单质汞是主要赋存形式；汞的氧化反应主要发生在温度范围约为500-900K的下行对流烟道区域内,HCI和HOCl是影响单质汞氧化的关键组分,Cl、Cl2均与汞发生氧化反应,且C12是产生HgCl2的重要组分。HgCl2浓度随温度下降均呈迅速上升趋势。氯化物形态的汞化合物含量约为92.36%,HgO含量7.64%。在实验室规模的固态吸附剂汞吸附效能测定系统上开展了活性焦吸附单质汞的实验研究,获得了复杂烟气条件对活性焦吸附剂脱汞特性的影响规律。结果表明：在C02/N2/02/SO2/Hg0烟气体系中,S02的存在对系统吸附单质汞的能力有明显的抑制作用；C02/N2/02/NO/Hg0烟气体系中,较低浓度的NO对单质汞的脱除有抑制作用,而高浓度值的NO抑制作用减弱；C02/N2/02/NO/S02/Hg0体系下,提高NO浓度对单质汞脱除有一定的促进作用,而提高SO2浓度初期促进汞的脱除,后期则表现为抑制作用。对活性焦的汞吸附过程开展了动力学特性研究,结果表明：在C02/N2/02/NO/Hg0体系中,针对不同烟气初始Hg0浓度的汞脱除效率曲线相似,脱除效率随初始Hg0浓度增大而增加；汞的吸附全过程遵循准二级动力学反应,该吸附过程以化学吸附为主。在C02/N2/02/NO/Hg0体系和C02/N2/02/SO2/Hg0体系中,在反应温度升高的过程中发生了化学吸附或者化学反应,423K可作为以上两个体系活性焦的最佳脱汞温度。利用Bangham方程对C02/N2/02/NO/Hg0体系中活性焦脱除单质汞的吸附情况进行了准确描述,获得了不同温度下活性焦脱除汞的吸附速率常数存在k423K>k463K>k403K关系。
吴辉[4]2011年在《燃煤汞释放及转化的实验与机理研究》文中研究指明汞(Hg)是一种剧毒的重金属元素,能在生物体内累积并通过食物链进入人体,造成中枢神经损伤及婴幼儿畸形,是一种全球污染物,其排放控制成为越来越被关注的热点。燃煤电厂是最大的人为汞排放源,然而煤燃烧过程中汞的排放规律和控制机理方面研究尚很浅薄,在我国更是如此。本文借助管式炉和沉降炉试验系统和燃煤烟气Hg在线分析仪,对煤粉燃烧过程中汞的释放迁徙及排放控制规律展开了实验和理论方面的研究,考察了汞在煤粉燃烧过程中的析出特性及其影响因素,探索了氧燃烧方式下的汞排放特征及脱除性能,分析了燃煤烟气组分对汞的氧化规律,并对实际燃煤电厂的汞排放进行了现场采样和模拟预测,以期为燃煤汞排放控制的理论研究和控制技术的开发奠定基础。在管式电加热炉试验系统上,考察了不同煤种的Hg析出温度、析出强度分布及其烟气中的Hg形态分布,并与煤中Hg的赋存形态进行了关联分析,提出了基于Hg的析出特性初步判断煤中主要汞赋存形态的实验思路与方法,分析了煤中Hg与S的依存释放特性。煤样的Hg析出呈多峰分布,第一个析出峰(P1)强度较高,在360℃～460℃左右；第二个析出峰(P2)和第叁个析出峰(P3)的强度大小不一,P2峰在445℃～850℃,P3峰在930℃以上。析出峰的单质汞(Hg0(g))比例在38%～100%,呈现P1>P2>P3的规律。利用Hg的析出特性,结合浮沉实验,可对煤中主要的Hg赋存形态及其分布进行初步判断。煤中Hg与S存在一定依存关系。利用管式炉和沉降炉实验系统,在氧燃烧气氛(O2/CO2)下,考察了不同煤种的Hg排放浓度及形态分布,分析了O2浓度变化的影响,探索了煤粉添加CaO和Fe203的Hg控制机理。O2/CO2气氛下,煤中Hg的初始析出受到一定抑制,P1峰的强度和温度均有所降低。烟气中的汞浓度及形态分布因煤样而异。O2浓度升高至30%时,烟煤的总汞(HgT(g))排放浓度显着增加,Hg0(g)浓度基本维持不变。O2/CO2气氛可促进CaO对Hg的脱除,强化Fe2O3对Hg0(g)的催化氧化；O2浓度升高不利于CaO脱HgT(g),但30%的O2可明显促进Fe2O3对Hg0(g)的氧化吸附。利用模拟燃煤烟气,研究了燃煤烟气组分HCl/C12/SO2/NO/NO2对Hg0(g)形态转化的影响规律,探讨了烟气组分间的协同作用。HCl和Cl2是最主要的Hg0(g)氧化剂,HCl与Hg0(g)的反应在600℃以上才发生,Cl2在室温下即能显着氧化Hg0(g)。反应温度高于400℃后,烟气中的Cl2开始分解。NO对Hg0(g)的氧化与其浓度有关,Hg0(g)氧化率随反应温度升高而降低。O2、NO2和SO2对Hg0(g)的氧化率均较低,不超过10%。两种烟气组分共存显示了Hg0(g)氧化的协同作用。HCl/NOx和Cl2/NOx对Hg0(g)的氧化情况相似：200℃～600℃范围的Hg0(g)氧化显着增强,600℃～1000℃范围的Hg0(g)氧化有所减弱；加入O2有利于Hg0(g)氧化。SO2明显抑制HCl对Hg0(g)的氧化。400℃时SO2和NO2共存可获得48%～63%的Hg0(g)氧化率,温度升高到1000℃后,Hg0(g)氧化率大幅降低。采用美国EPA推荐的OHM方法和EPA方法26A,对燃煤电厂的汞及卤素化合物的排放进行了现场同时采样,调查了燃煤电厂烟气中的汞形态分布及排放浓度,分析了Hg0(g)随烟气流程的氧化情况,探讨了HF、HCl、NO和SO2与汞形态转化的关联,建立了基于BP神经网络的燃煤电厂汞排放预测模型并与现场采样结果进行了比较。烟气中气态总汞的浓度为6～28μg/Nm3,随着烟气流程,烟气中气相总汞的浓度降低,氧化态汞的比例从41%升高到74%。汞的排放因子为5.63 g/1012J(13.11b/1012Btu)。燃煤烟气中的卤素化合物主要为HF和HCl, Cl2与HBr浓度极低,未检测到Br2。烟气中HF、HC1、SO2和NO的浓度与氧化态汞的比例均显示了一定的正相关性。对本次采样结果的预测显示模型具有一定的精度。
午旭杰[5]2004年在《以半干法为基础的新型燃煤汞排放控制机理及试验研究》文中研究说明目前国内外对燃煤汞污染的测试和控制方法研究处于初步研究阶段，尤其是国内在这方面尚未有全面研究的报道。本文从试验研究的角度出发通过理论分析，较全面地研究了燃煤汞析出后形态分布规律和烟气汞排放控制的各种影响因素。 本文研究了循环流化床燃煤电站中汞的排放规律以及常规污染物控制装置对汞排放的影响。燃烧产物中气态、颗粒态汞分布和文献中的叙述相似，在燃烧区域内主要以单质汞形式存在；电站除尘器对汞的排放有一定的控制作用，除尘器后烟气中汞的含量明显低于除尘器前；烟气经过除尘器前后气态汞分布变化不大；排入大气的烟气中主要为单质态汞为主。为了有效的控制燃煤烟气汞的排放进行了以下的试验研究。 首先对汞形态转化进行了试验研究，通过改变模拟烟气中HCl、SO_2、NO的浓度，在多功能燃煤烟气汞形态转化机理和控制试验台上试验，得出了在不同烟气成份下汞的形态分布状况。 其次对吸附剂进行了筛选和测评，采用固定床试验系统，模拟燃煤锅炉主要烟气成分进行试验，研究了活性炭、沸石、膨润土、飞灰以及蛭石等吸附剂及其改性物对汞蒸气的吸附能力，筛选出了以下几种有应用前景的吸附剂：活性炭、活性MnO_2浸渍活性炭、叁氯化铁浸渍活性炭、600℃渗硫活性炭、活性MnO_2浸渍沸石、活性MnO_2浸渍膨润土、活性MnO_2浸渍蛭石、叁氯化铁浸渍蛭石，并研究了不同烟气成分、不同入口汞浓度、不同吸附反应温度、不同炭汞比等因素对汞蒸气吸附作用的影响。 设计研究出一种有效的控制燃煤烟气汞排放方法——以半干法为基础的燃煤烟气汞排放控制技术，在小型半干法试验台上进行了以半干法为基础的小型燃煤烟气除汞技术的机理试验研究；对固定床试验台筛选出的吸附剂进行半干法试验研究；并在半干法中型试验台上面进行了试验研究。 通过模型计算，选取基本工况，对活性炭半干法中试塔体内部吸附进行了模拟，结果基本吻合。通过模型分析，选取某些影响因素，预测了在一定运行条件下活性炭吸附剂的吸附量。结果表明，在保证一定C／Hg比的条件下，随着入口浓度增大，单位吸附量也相应增大，活性炭的利用率提高了；改变吸附剂喷入量使炭汞比增大到一定程度时，吸附量曲线增长缓慢，吸附剂的单位吸附量降低，吸附效率增加。较长的接触时间有利于提高吸附效率；在较低的吸附温度下，有利于吸附效率的增加，这是由物理吸附的特点决定的。吸附剂颗粒粒径越小越有利于汞的吸附。
郑剑铭[6]2013年在《燃煤电站汞排放环境影响与TAC对烟气零价汞的吸附机理研究》文中研究说明汞污染是全球关注的环境问题之一。我国煤炭消耗量巨大,由此引发的燃煤汞排放污染问题日益突出,人们对燃煤汞的排放规律和抑制机理的探索与认识却较少。积极开展燃煤汞排放特性、迁徙转移规律及汞污染防治技术等相关研究,对减少燃煤烟气汞排放及其周边环境影响等具有重要意义。本文针对燃煤汞排放周边影响及汞吸附机制等问题,围绕燃煤电站烟气汞采样分析、汞排放的周边环境影响、活性炭控制烟气汞吸附机理以及NOx、汞污染物协同控制等四个方面开展了深入的研究。首先,依据燃煤电站的烟气汞特性和干吸附测汞法基本原理,自行设计建立了一套便捷的干吸附形态汞取样测试系统(Flue gas mercury speciation system, FMSS),并与OH、CEM等常规取样测试方法一起对国内3个典型燃煤电站进行了汞排放的对比测试。结果表明,所测燃煤烟气汞浓度介于2.8-14.3μg/m3之间,叁种测试方法对同一采样点的总汞测试偏差仅6.7%,在SO2浓度高达1248ppm时,FMSS测得的结果仍可满足70%-130%的锅炉汞平衡要求,这为适合国情的燃煤电站烟气形态汞的便捷取样测试方法建立打下基础。其次,采用基于汞排放源数据以及气象、地理条件的模型计算,结合周边环境介质的采样分析,应用地统计学的方法系统研究了一2×125MW燃煤电站烟气汞排放的迁徙转移规律及其对局域环境的影响。结果表明周边表层土壤汞含量介于0.045-0.529mg/kg之间,均值0.180mg/kg,与当地土壤背景汞含量相比增加了2.3%；在半径7km的采样区域内,电站周边地表大气中汞的浓度范围为4.3-12.4ng/m3,均值7.0ng/m3,略高于当地背景值(6.7ng/m3)；在高斯扩散与干湿沉降的共同作用下,地表大气汞浓度随着与电站距离的增加总体上呈驼峰形递减的分布规律。再者,本文进行了基于表面汞形态分析的活性炭吸汞机理研究。采用惰性气氛下高温脱附的方法制备高温脱附活性炭(heat-treated activated carbon, TAC),以消除表面化学官能团与烟气组分的交互影响,在模拟烟气实验台上开展不同烟气组分下TAC对Hg0的吸附实验,并利用XPS、XAFS等先进测试手段对吸汞产物中汞的赋存状态和配位情况进行分析研究。结果表明,TAC对Hg0的吸附并非简单的物理吸附；酸性气体组分下Hg0在TAC上的吸附主要遵循Eley-Rideal反应机理,酸性气体组分在TAC活性反应位上的反应和吸附为氧化吸附Hg0提供了所需的酸性反应基团,TAC则起促进酸性反应基团生成以及汞氧化的催化作用；在本文实验条件下,N2气氛中单一组分HCl、NO2或NO的添加均可使TAC氧化吸附Hg0的效率高达50%以上,而S02仅约20%；酸性气体组分下,02对TAC氧化吸附Hg0具有一定的协同促进作用；与其它酸性气体组分同时存在时,802可通过竞争吸附TAC表面活性位的方式降低TAC对Hg0的吸附性能,且这种现象在H20存在时更为明显。最后,围绕NOx、汞两种燃煤污染物的协同控制展开了实验研究。在空速8000h-1、烟温80-100℃的实验条件下,活性炭拥有良好的NOx吸附性能,且饱和吸附后,在O2含量低至4%时,活性炭在高效脱汞同时催化氧化NO的效率仍可达55%。基于以上研究结果,本文提出了一种利用活性炭实现对燃煤烟气NOx和汞协同脱除的可行技术途径。
张乐[7]2007年在《燃煤过程汞排放测试及汞排放量估算研究》文中进行了进一步梳理本文依托“中国燃煤汞排放及其控制研究”(国家高技术研究发展计划项目“863”，No．2005AA520080)和“中国水泥窑烟道持久性有机污染物／汞／砷／硒污染物排放调查”(中美合作项目，No．X4-83192101-1)，对中国燃煤电站和水泥窑烟道进行汞排放及其形态分布测试。同时根据燃煤电站现场汞排放测试数据确定我国燃煤电厂汞排放因子，并估算和预测我国燃煤电站的汞排放量。此研究结果对于支持有关污染控制法规和规划的制定和实施，提出减少我国燃煤电站汞污染排放的措施具有积极的意义。分别采用安大略水法(OH法)和连续在线测汞仪(CEM)对某300MW燃煤锅炉的形态汞排放进行测试。测试结果表明气态汞是燃煤电站汞排放的主要形式。静电除尘器(ESP)对汞的排放有一定控制作用，ESP使烟气总汞排放降低了13.5％，颗粒汞降低了89.6％。CEM和OH法对于气态总汞的对比测试准确性较好，测试结果可靠。同样利用OH法分别对我国某立窑和某回转窑尾部烟道汞排放进行测试，发现烟气中汞占主要地位，熟料中的汞非常少。分析认为水泥窑内的生料，水泥窑的运行工况以及窑尾的除尘装置都会影响烟气中汞的形态分布。根据本论文测试结合前期测试结果计算得到我国四种类型水泥生产线汞的排放因子，其中立窑加湿式洗涤除尘器、立窑加布袋除尘器、回转窑加静电除尘器和回转窑加布袋除尘器的汞排放因子分别为140489.8、6915.3、22868.8和13790.2μg／ton熟料。综合考虑煤种、炉型、燃烧方式、现有污染物控制装置等对燃煤电站汞排放量和汞形态分布的影响，根据浙江大学热能工程研究所对我国几个典型燃煤电站的汞排放测试结果以及借鉴国外的研究成果确定我国燃煤电站汞的排放因子以及汞排放的形态分布因子，估算出1990年～2005年我国燃煤电站大气汞排放趋势，并预测我国2007～2020年我国燃煤电站汞排放量，得到我国燃煤电站汞排放量2005年为152吨，预测2007年、2010年和2020年分别为162.6吨、144.9吨和141.3吨。
胡长兴[8]2007年在《燃煤电站汞排放及活性炭稳定吸附机理研究》文中研究指明燃煤汞排放作为主要的环境污染问题之一，其危害已引起国内外研究者及相关政府部门的关注，并积极开展了这方面的控制研究工作。本文依托国家863计划及国家自然科学基金资助项目，围绕当前燃煤汞污染及其控制方法的新兴研究，对我国燃煤电站汞排放污染情况及活性炭喷射烟气除汞过程中的稳定吸附机理问题开展研究。通过对中国典型燃煤电站锅炉汞排放特性研究，深入准确地了解我国燃煤电站汞排放的现状。针对活性炭喷射这一目前主要的烟气汞控制技术，着重研究了汞在活性炭吸附产物中的稳定性，吸附机理以及增强稳定的途径和方法，并提出相应的燃煤电站汞排放估算模型和烟道活性炭喷射汞吸附模型，对于推动我国燃煤汞污染排放控制机理研究及控制技术的工程应用具有重要的现实和未来意义。首先利用大型燃煤锅炉汞排放分析测试平台对国内6套典型燃煤锅炉进行了系统的汞排放测试研究。研究表明当电站尾部只布置静电除尘(Electrostatic Precipitator，ESP)时，燃烧生成的80％以上的汞以气态形式排入大气；当ESP和湿法脱硫(Wet Flue Gas Desulfurization，WFGD)共同布置时，气态汞比例降低到了25％以下；当ESP、WFGD和选择性催化还原脱硝设备(Selective Catalytic Reduction，SCR)共同布置时，气态汞的比例甚至降低到了7％以下。通过模型估算，每100MW机组总汞排放量在40～50Kg／年左右，气态汞排放量受尾部污染物控制设备的影响较大。2005年全国电站燃煤锅炉总汞排放量约为193.644吨，其中气态汞排放量约为147.014吨，约占总汞排放量的75.92％；固态汞约为30.023吨。针对活性炭喷射汞吸附方法可能形成汞再次释放而引起二次污染的问题，着重研究了水环境，受热环境以及自然堆积环境下活性炭吸附汞的稳定性问题。首先通过实验证明了毒性特性浸出程序(TCLP，Toxicity Characteristic Leaching Procedure)是一种可靠的实验室加速评估方法，可作为评估燃煤汞排放活性炭汞吸附产物是否稳定的参考方法。研究表明在水环境下活性炭吸附的汞比较稳定。但当活性炭经过强氧化性的浸渍改性后，汞的吸附稳定性有所下降。受热环境下的稳定性研究表明，随着受热温度的增加和时间的延长均不利于汞在活性炭吸附剂中的稳定；尤其在较高温度段活性炭中汞变得相当不稳定，易造成二次污染。另外研究表明以Hg~(2+)汞源吸附的活性炭中汞稳定性要比以Hg~0汞源的差。飞灰中汞及活性炭吸附的汞在自然环境下较稳定，对周围环境影响不大。在研究增强活性炭汞吸附稳定的方法和途径之前，首先利用实验的手段研究了活性炭汞吸附机理。从吸附机理实验来看，活性炭对Hg~0的吸附不是简单的直接的物理吸附过程，而是复杂的化学吸附过程。如果孔表面不存在任何有关的化学元素组分(如Cl元素等)，在N_2气氛下活性炭不会通过孔隙间的范德华力作用以物理形式吸附Hg~0，也不会以C-Hg直接化学结合的形式吸附Hg~0。而活性炭对Hg~(2+)的吸附具有化学和物理吸附的双重特征。研究表明在模拟烟气下活性炭对Hg~0的吸附过程中主要以这样的方式进行：在活性炭表面C催化作用下模拟烟气中的Hg~0被酸性气氛氧化成Hg~(2+)并同时被活性炭孔表面吸附位所吸附。而活性炭孔及表面物理结构特性可能在最终完成化学吸附及吸附容量方面起着比较大的作用。酸性气氛在吸附过程中氧化作用可通过预先在活性炭注入或增加具有氧化性的化学元素来代替，这为获得或制造高吸附效力和高稳定性的吸附剂提供了直接的实验依据。根据活性炭汞吸附机理研究及汞化合物特性，主要研究了以S为基本元素的增强活性炭汞吸附稳定的改性途径和方法。以不同改性方式，从不同的角度将S元素引入活性炭，并进行了吸附能力和稳定性实验。从对汞的吸附能力来看，各种改性方式的按优到差的顺序是：600℃高温渗硫＞200℃高温渗硫＞(NH_4)_2S浸渍＞SO_2分子源自由基簇射＞S(CCl_2)浸渍＞Na_2S浸渍。TCLP实验结果表明各种硫改性活性炭吸附的汞在非强酸强碱的水环境下非常稳定。对各改性活性炭进行的热稳定性实验表明，改性渗硫温度越低似乎活性炭中汞越不稳定。YK-AC-600℃-S-Hg和MZ-AC-600℃-S-Hg在热稳定实验的低温区段表现了稳定性增强的趋势。(NH_4)_2S浸渍改性后活性炭吸附汞的稳定性加强。综合考虑吸附能力及稳定性，在各种硫改性的方法中(NH_4)_2S浸渍改性活性炭为最佳改性手段。结合实际燃煤电站的尾部烟道结构，在活性炭吸附机理研究的基础上，建立了以化学吸附理论为基础的燃煤烟道活性炭喷射的汞吸附模型。模拟研究活性炭喷射量，活性炭颗粒直径，烟气温度、烟气流速、烟气汞含量、燃煤烟道尾部长度等因素对活性炭吸附汞的影响。模型的建立可以用来指导燃煤烟道活性炭喷射汞吸附控制装置的设计，预测喷射除汞装置的脱除效率和吸附量计算等。
王欢[9]2012年在《HBT滤料负载飞灰-CaO吸附剂脱除燃煤烟气中Hg~0的试验研究》文中进行了进一步梳理燃煤导致的汞污染已受到广泛的关注,由于单质汞的理化性质,决定了对汞污染控制技术主要集中在如何控制单质汞方面。我国863计划也将燃煤汞排放控制技术的开发,作为其中一项重要的研究内容,本文的研究内容也是这些研究计划中的一个重要组成部分。首先对固定床实验系统和计算方法进行了简单介绍,然后将飞灰和CaO掺混按一定的优化配比制作飞灰-CaO吸附剂。对飞灰和飞灰-CaO吸附剂进行了电镜扫描和相关物性参数测定分析,并得到飞灰-CaO吸附剂表面十分粗糙,明显有曾受到侵蚀的痕迹,飞灰表面增加了很多小颗粒,形成很多的皱褶,比表面积明显增加,微孔结构得到丰富。在固定床试验系统上研究了燃煤飞灰和飞灰-CaO吸附剂对模拟燃煤烟气中Hg0的脱除性能,并讨论了在不同飞灰与CaO掺混比条件、汞入口浓度、吸附反应温度、粒径分布以及HCl气氛等因素对飞灰和飞灰-CaO吸附剂脱除Hg0的影响。为本位研究纤维滤料负载飞灰-CaO吸附剂联合脱除模拟烟气中Hg0的试验研究提供有益地参考。研究表明：燃煤飞灰对Hg0有一定的脱除能力,虽然与活性炭相比能力相差很大,但是作为廉价吸附剂具有很大的利用价值。飞灰和CaO掺混制得的飞灰-CaO吸附剂对Hg0的吸附效率明显高于飞灰对Hg0的吸附效率,并在飞灰和CaO的掺混比为2：1时达到了最优配比,对Hg0的吸附效率最大。吸附反应温度、粒径分布以及HCl气氛等因素对飞灰-CaO吸附剂脱除Hg0的有一定的影响：随着汞入口浓度的增大,飞灰对Hg0的吸附效率呈现出不规律的变化,但飞灰对汞的吸附量相应的增加；掺混比为2：1的飞灰-CaO吸附剂对模拟烟气中Hg0的吸附效率随吸附反应温度的降低而升高,可知吸附过程中物理吸附占主导；飞灰-CaO吸附剂的粒径过大或者过小都会影响其对Hg0的脱除效率,在粒径范围为43-75μm能达到最好的效果,最大吸附效率达41%；随着模拟烟气中HCl的浓度增加飞灰-CaO吸附剂对Hg0的吸附效率越高,但不是呈现出线性增长模式,是由于HCl气提可以增强飞灰-CaO吸附剂对Hg0的化学吸附,从而提高吸附效率。在固定床上研究了飞灰、飞灰-CaO吸附剂分别与纤维滤料联合脱除Hg0性能的影响进行了研究,并讨论了吸附剂粒径分布、汞入口浓度、吸附反应温度、以及HCl气氛等因素对纤维滤料负载吸附剂粉尘层对Hg0吸附性能的影响。研究表明：华博特(HBT)滤料负载飞灰-CaO吸附剂粉尘层对Hg0的联合脱除效率明显高于HBT滤料负载飞灰粉尘层对Hg0的联合脱除效率。分析飞灰-CaO吸附剂与HBT滤料联合脱除Hg。的试验,可知随着汞入口浓度的增加,对Hg-的联合脱除效率并没有随之增高,而是呈现出一种不规则的变动方式；吸附反应温度的升高,飞灰-CaO吸附剂与HBT滤料对Hg0的联合脱除效率下降,说明在该吸附过程中物理吸附占主导；随着模拟烟气中HCl的浓度增加,HBT滤料负载飞灰-CaO吸附剂对Hg0的脱除效率高。最后根据吸附床内气相以及吸附剂孔内质量平衡,利用等温吸附平衡关系式分别建立了飞灰、飞灰-CaO吸附剂以及纤维滤料负载飞灰-CaO吸附剂对单质汞吸附的动力学模型,并与试验结果进行拟合得到吸附过程的一些参数,为进一步的预测提供参考。
李宇旭[10]2018年在《SO_2改性活性炭可再生脱汞吸附剂的特性研究》文中研究说明《水俣公约》的实施标志着国际社会对重金属汞减排开始进行全面限制,燃煤汞污染控制技术自1995年发展至今已取得很多研究成果,烟气喷射吸附剂脱汞是目前国内外脱汞技术的研究热点。活性炭具有孔隙结构发达吸附容量大、快速吸附反应速率和可再生性等优点。通过化学法对活性炭进行氧化改性渗入硫、氯、碘、溴等元素或负载贵金属,可改变活性炭表面的孔隙结构和化学结构,增强活性炭的定向汞化学吸附能力。基于碳热还原SO_2反应,本论文利用低浓度SO_2气体对一种商业活性炭进行高温活化改性以制备高效富硫活性炭脱汞吸附剂,并对其可再生特性进行研究。以普通商业活性炭为原料,低浓度SO_2气体为活化改性剂,在管式炉实验装置上制备高效活性炭脱汞吸附剂,结合N_2吸附/脱附、元素分析以及扫描电子显微镜等表征技术考察改性工况参数对活性炭吸附剂的孔隙结构、元素含量、表面形态的影响规律,深入探究C-SO_2反应机制。结果表明:经碳热还原反应高温载硫后的活性炭微孔中存在非氧化态硫,吸附剂的孔容虽减少但仍呈现出微孔吸附剂的特质。改性温度对活性炭吸附剂孔隙结构的影响较为复杂,延长活化改性时间能有效促进活性炭吸附剂比表面积和微孔容积的增加。改性活化对活性炭吸附剂同时具备物理活化和化学改性的作用,改性后吸附剂中S、O元素含量明显增加。SEM扫描电镜显示载硫后活性炭吸附剂的颗粒表面粗糙存在多颗粒粘连,说明改性活化对活性炭吸附剂的空隙存在一定的破坏。在小型固定床汞吸附实验装置上考察不同制备工况的SO_2改性活性炭脱汞吸附剂的汞脱除性能,深入探讨吸附温度、初始汞浓度、O_2和SO_2等因素对汞吸附的影响规律。在持续升温汞脱附(TPD)实验台上对部分吸附后的样品进行了脱附实验,结合表征结果分析探讨了SO_2改性活性炭吸附剂的汞吸附机理,结果表明:原始商业活性炭比表面积大、表面官能团种类和数量丰富,具有一定的汞脱除能力。经SO_2高温活化改性后,活性炭吸附剂的物理、化学性能得到提升,增强了化学汞吸附性能。改性温度、改性时间和SO_2浓度对活性炭吸附剂的汞脱除性能影响较为复杂。延长活化改性时间会影响主反应的进行,产生大量的C-SO_2反应副产物。较高的SO_2浓度会占据活性炭表面有限的活性位点使得活性炭的物理吸附发生饱和。120-150℃是合适的吸附温度且与燃煤电厂尾部烟气喷射脱汞的反应温度相符合。烟气中Hg~0浓度的增加会降低吸附剂的脱汞效率,但能促进吸附剂的脱汞速率从而提高吸附剂的利用效率。模拟烟气中6%O_2和低浓度SO_2均能有效促进活性炭吸附剂对Hg~0的脱除。在TPD实验台和管式炉实验台上分别对SO_2改性活性炭脱汞吸附剂进行热脱附再生和吸附后载硫再生试验,考察再生后活性炭吸附剂的脱汞性能,结合表征手段系统研究载硫循环再生对活性炭脱汞吸附剂理化特性的影响,探究循环次数对活性炭吸附剂脱除Hg~0效率的影响。结果表明:程序升温热再生后吸附剂的汞吸附效率大幅下降,原因在于高温烧蚀破坏活性炭吸附剂的孔隙结构,热解反应消减吸附剂表面大部分的含硫官能团。低温恒温热再生后吸附实验2h的汞吸附效率降为63.65%,说明低温恒温再生能保留载硫活性炭的部分化学活性,避免了高温下吸附剂孔结构的烧蚀坍塌。热脱附伴随着吸附剂表面硫原子的损失,需要增加硫负载以弥补热解时损失的硫含量。载硫再生实现硫原子的有效补充,吸附-载硫再生往复循环五次后活性炭吸附剂的平均脱汞效率达到82.62%,显示出良好的可再生性。
参考文献：
[1]. 燃煤过程汞析出及模拟烟气中汞吸附脱除试验和机理研究[D]. 任建莉. 浙江大学. 2003
[2]. 模拟燃烧烟气中汞形态转化及脱除技术的实验及机理研究[D]. 高洪亮. 浙江大学. 2004
[3]. 燃煤过程汞污染物的排放、迁移及吸附净化的数值模拟[D]. 张海茹. 南京师范大学. 2012
[4]. 燃煤汞释放及转化的实验与机理研究[D]. 吴辉. 华中科技大学. 2011
[5]. 以半干法为基础的新型燃煤汞排放控制机理及试验研究[D]. 午旭杰. 浙江大学. 2004
[6]. 燃煤电站汞排放环境影响与TAC对烟气零价汞的吸附机理研究[D]. 郑剑铭. 浙江大学. 2013
[7]. 燃煤过程汞排放测试及汞排放量估算研究[D]. 张乐. 浙江大学. 2007
[8]. 燃煤电站汞排放及活性炭稳定吸附机理研究[D]. 胡长兴. 浙江大学. 2007
[9]. HBT滤料负载飞灰-CaO吸附剂脱除燃煤烟气中Hg~0的试验研究[D]. 王欢. 东华大学. 2012
[10]. SO_2改性活性炭可再生脱汞吸附剂的特性研究[D]. 李宇旭. 东南大学. 2018
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