煤气化渣脱除燃煤烟气中汞的性能研究

汞作为一种重金属污染物,对环境和人体健康影响很大,如何对其高效脱除已引起了研究者的广泛关注。本研究使用煤气化渣及其分选后样品作为脱汞吸附剂,通过固定床和气流床脱汞实验考察了吸附剂的脱汞性能,利用N_2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)等表征手段分析了吸附剂的物化特性。固定床脱汞评价结果显示,OS和HCS在60-120℃保持91%以上的脱汞效率;HAS在60℃有最高97%的脱汞效率,HAS的脱汞活性受脱汞温度影响较大。Hg-TPD和XPS表征结果表明,吸附剂中的化学吸附氧参与了汞的氧化,在吸附剂表面生成HgO。气流床脱汞评价结果表明,OS和HCS在碳汞比为40000,脱汞温度为60℃时,脱汞效率分别为56%、57%;当碳汞比为80000,脱汞温度为60℃时,脱汞效率分别为100%、82%。     

300 MW等级燃煤机组煤粉炉与循环流化床锅炉汞排放特性比较

选取某地330 MW煤粉炉(PC炉)和350 MW循环流化床锅炉(CFB)的燃煤电厂进行汞排放特性的研究。采用30B法和安大略法对两个燃煤电厂的除尘器入口、除尘器出口、脱硫塔出口和湿式电除尘器出口的烟气进行了取样和汞浓度分析,采集了入炉煤和副产物底渣、飞灰及脱硫石膏样品。通过样品中汞含量的分布,探讨了PC炉与CFB锅炉机组现有污染物控制设备对汞的协同脱除作用。结果表明,350 MW CFB电厂除尘器出口烟气平均汞浓度降低至0.43μg/m~3,布袋除尘器对汞的捕获效率达到98.9%,相应的燃烧副产物中飞灰是汞的主要富集对象。对于330 MW PC炉电厂,除尘器入口和除尘器出口烟气汞浓度均高于350 MW CFB电厂,烟气汞浓度从除尘器入口、除尘器出口到脱硫塔出口依次降低,在脱硫塔出口烟气汞浓度降低至0.42μg/m~3,静电除尘器和湿式脱硫塔对烟气汞的捕获效率分别为75.0%和22.4%,相应的产物中飞灰和脱硫石膏中汞都有一定程度的富集。     

MnOx-TiO2吸附剂对燃煤烟气中汞的脱除

以锐钛矿型TiO_2为载体,采用浸渍法对其进行MnO_x改性制备脱汞吸附剂,探究了负载量、焙烧温度、反应温度及烟气组分等参数对吸附剂脱汞性能的影响。利用N_2吸附-脱附、TG/DTG、XRD、FT-IR、Hg-TPD、XPS等方法对吸附剂的理化性质进行了表征。结果表明,Mn的最佳负载量为12%,最佳焙烧温度和反应温度分别为450和300℃,在实验条件下MnO_x-TiO_2吸附剂可达到的最佳脱汞效率为98.46%。烟气中少量的O_2及微量的HCl对吸附剂的脱汞有较强的促进作用;SO_2对吸附剂的脱汞有较强的抑制作用,SO_2与Hg~0存在的竞争吸附作用以及脱汞反应中产生的硫酸盐覆盖活性位点表面,是导致脱汞效率下降的主要原因。烟气中的CO_2和NO也会对汞的脱除产生轻微的抑制作用。负载在吸附剂上的MnO_x存在Mn~(4+)、Mn~(3+)两种价态,其中,Mn~(4+)将Hg~0氧化为Hg~(2+),自身被还原为Mn~(3+)。结合实验和分析结果发现,Hg~0的吸附和氧化基本遵循Mars-Maessen和Langmuir-Hinshelwood机理。     

燃煤电厂污染控制单元对汞释放的控制作用

采用Ontario-Hydro方法和半连续汞排放监测仪,研究了电厂现有污染控制单元,选择还原催化(SCR)、静电除尘(ESP)、烟气脱硫(FGD)对烟气中汞的脱除能力。实验结果表明,在SCR催化剂V2O5/TiO2的作用下,50%以上的Hg0被氧化成Hg2+,但SCR本身不能控制汞释放量;ESP通过对飞灰的捕获直接降低了烟气中颗粒汞的比例;FGD依据Hg2+易溶于水的性质,通过吸收烟气中的Hg2+控制总汞的释放,部分Hg2+和FGD系统中的亚硫酸盐等发生反应,被还原为Hg0,发生了二次汞释放问题,造成脱汞整体效率降低。研究中考察了SCR开闭两种状态下整个系统汞的释放量,发现SCR单元启用时,由于烟气中Hg2+的浓度较高,二次汞释放现象更严重。     

燃煤烟气中汞的形态及其分析方法

从实验研究和模型分析两方面评述了目前研究燃煤烟气中汞的化学形态分布的各种分析方法 ,对各种方法的优缺点进行了比较 ,同时指出了将来的研究方向。实验研究中的汞形态测量方法可以归纳为取样分析法和在线分析法两大类 ,EPA法 2 9是使用最为广泛的一种方法 ,不同方法在总汞的测量方面有较好的一致性 ,而在测量氧化物形态时存在一定偏差。取样分析法中对取样介质的选择吸收性和收集效率不确定性、分析物的回收效率等的研究是热点问题 ,而在线分析法是目前正在发展的新兴方向。虽然在煤燃烧过程中使用化学热力平衡模型分析有一定的局限性 ,但在目前缺乏动力学参数的条件下 ,它仍是一个十分有效的手段 ,在化学热力学模型的基础之上发展化学动力学模型是模型分析方面一个主要的、新兴的研究方向。     

燃煤电厂烟气元素汞检测技术的研究进展

燃煤电厂烟气治理引发了社会各界关注,汞由于其剧毒性和生命体易富集性一直以来是烟气检测中最重要的元素之一。EPA、MESA、HEST和OHM等传统取样检测技术采样困难和抗干扰能力弱限制了其应用。近年来,基于光谱法和化学传感器技术建立的在线检测技术发展显著。光谱法精度高,应用广泛,但操作复杂且仪器昂贵。化学传感器检测技术具有高选择性、操作简单和价格低廉等优点受到广泛关注。本文以检测汞为目的,介绍了目前主要的取样检测技术和在线检测技术,并对未来的汞检测技术的发展方向进行了展望。     

钙基类吸附剂脱除烟气中气态汞的试验研究

用恒温水浴中汞渗透管的汞蒸气发生装置和其他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钙基类物质作为吸附剂脱除单质汞的试验研究。结果表明,无SO2时,两种钙基吸附剂以及飞灰和熟石灰混合物对单质汞的吸附效率不高;当SO2存在时,对单质汞的脱除效率可增加15％～20％,30min时吸附量可增加50％以上,且吸附在较高温度下更有利。其原因在于SO2同钙基吸附剂之间的化学反应,在钙基物质表面产生了活性区域,有利于提高对Hg0的捕捉效率,化学吸附起到了促进吸附的作用。     

燃煤电厂脱硫浆液中汞迁移转化及添加剂对石膏中汞稳定性影响

以某300 MW超低排放燃煤机组现场脱硫浆液为研究对象,考察了浆液中汞迁移转化及添加剂对其影响行为,探讨了固相石膏中汞的热释放特性和环境风险.结果表明温度升高仅导致气相Hg0增加,而浆液pH升高会导致气相和固相中汞含量均有增加,Cl?或SO2?4浓度升高既可以抑制浆液中汞还原为Hg0也可以促进固相石膏中汞含量增加,而S...     

Fe/Al-SiO_2复合金属氧化物用于燃煤烟气中汞的脱除

采用不同方法制备了Fe/Al-SiO_2复合金属氧化物以模拟赤泥成分,模拟烟气条件下考察其脱汞性能。结果表明,采用溶胶-凝胶法得到的复合金属氧化物在300-450℃具有优异的脱汞性能,其中,在350℃、3 h内平均脱汞率可达到94.8%。Fe_2O_3为Hg~0的氧化提供了晶格氧和化学吸附氧;SiO_2形成的硅溶胶则有利于活性组分Fe_2O_3的分散,增强了Hg~0与活性位的接触。基本模拟烟气中存在微量HCl和NO时,Hg~0脱除率接近100%;当烟气中存在0.2 mL/min、0.4 mL/min的SO_2时,吸附剂的平均脱汞率分别降至90.7%、53.4%,这主要是由于SO_2与Fe_2O_3反应生成Fe_2(SO_4)_3,导致了Fe_2O_3的失活并抑制汞的脱除。     

燃煤电站布袋除尘器和静电除尘器脱汞性能比较

采用国际上通用的Ontario Hydro方法（OHM）对中国五个燃煤电站布袋除尘器（FF）/静电除尘器（ESP）前、后的烟气进行采样,应用美国EPA标准方法测定了烟气中Hg0、Hg2+和HgP的浓度。应用DMA80测定固体样品（煤、底灰、ESP飞灰）中的汞浓度。由汞平衡得出各个环节中汞所占的份额。由此得到FF和ESP脱除烟气中汞的性能。安装FF的电站1和2的综合脱除效率约为80%和20%,安装ESP的电站3、4和5的综合脱除效率分别为6%、20%和4%左右。这说明FF比ESP有更加优良的脱汞性能,而且FF/ESP脱除烟气中的汞受到很多因素的影响。     

300 MW燃煤电站砷、汞排放特征研究

对某300 MW燃煤电站煤、底灰和静电除尘器(ESP)飞灰进行采样并测定了其中的砷、汞含量,同时应用Ontario Hydro Method (OHM) 标准方法和设备对ESP前后烟气中的砷、汞分布进行了直接采样和测试.对砷的检测结果表明,ESP飞灰中砷含量约6.68×10^-6,是原煤中砷含量的2.5倍左右,而底灰中砷含量仅为1.70×10^-6,ESP前烟气中砷含量约153.27 μg/m³,ESP后砷含量急剧降低为41.13 μg/m³;对汞的检测结果表明,原煤中汞含量约2.5×10^-7,飞灰、底灰中的汞含量分别约1.9×10^-7、1.5×10^-7;ESP前后烟气中总汞含量分别为5.49、5.21 μg/m³.砷在飞灰中明显富集,而汞在飞灰和底渣中均不具有富集效果.ESP单元具有明显的协同脱砷效果,平均脱除率约在71%左右,而对汞的协同脱除效果不明显.     

660MW燃煤机组锅炉飞灰颗粒物排放特征研究

应用自动烟尘测试仪在沙角C电厂1#炉静电除尘器前进行飞灰颗粒物采集,分析了煤种、负荷对飞灰细颗粒排放特性的影响,同时对飞灰颗粒粒径分布、化学成分、矿物含量和形貌特征等进行了研究。结果表明,机组负荷越高,飞灰颗粒越细,生成的PM1和PM2.5越多,但总的烟尘排放浓度随负荷升高而降低;随着伊泰煤的掺烧比例增大,飞灰颗粒粒径分布向细颗粒区域移动,PM1和PM2.5的含量增大。低负荷时易形成含有熔融小球体的煤胞结构,高负荷时易形成多孔煤胞。高低负荷和不同配煤的燃煤颗粒物矿物成分类似。     

GC–MS法测定水体中甲基汞和乙基汞

用巯基棉富集,四乙基硼化钠衍生,气相色谱–质谱联用法测定水体中的甲基汞和乙基汞,线性范围为10~150 ng/L,线性范围内的重复性相对标准偏差(n=10)甲基汞为4.63%,乙基汞为5.52%,方法回收率甲基汞为99.00%~103.01%,乙基汞为85.49%~97.59%。通过四乙基硼化钠衍生把甲基汞和乙基汞化转化成全烷基化合物,降低了甲基汞和乙基汞的活性,减少甲基汞和乙基汞在色谱柱上的吸附和峰拖尾的现象。方法适合实验室大批量样品的测定。     

Polycyclic aromatic hydrocarbons in the centralized wastewater treatment plant of a chemical industry zone: Removal, mass balance and source analysis

Increased attention has been given to the fate of pollutants such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) introduced to the wastewater treatment plants.Dissolved and adsorbed PAHs were detected in the centralized wastewater treatment plant of a chemical industry zone in Zhejiang Province,China.The most abundant PAHs were the low molecular weight PAHs (e.g.,Acy,Ace,Flu and Phe),accounting for more than 80% of the total 16 PAHs in each treatment stage.Phase partitioning suggested that the removal of PAHs in every treatment stage was influenced greater by the sorption of particles or microorganisms.The removal efficiencies of individual PAHs ranged between 4% and 87% in the primary sedimentation stage,between 1% and 42% in anaerobic hydrolysis stage,between <1% and 70% in aerobic bio-process stage,between 1.5% and 80% in high-density clarifier stage,and between 44% and 97% in the whole treatment process.Mass balance calculations in primary stage showed significant losses for low molecular weight PAHs and relatively good agreements for high molecular weight PAHs as well as in anaerobic hydrolysis,high-density clarifier stage and sludge stream for most PAHs.Great gains of 60%-150% were obtained for high molecular weight PAHs in aerobic bio-process stage due to biosorption and bioaccumulation.Our investigations found that PAHs entering the wastewater treatment plant (WWTP) could be derived from the dyeing chemical processes as the byproducts,and the contribution supported by the largest dyeing chemical group was up to 48%.     

燃煤电厂砷、硒、铅的排放与控制技术研究进展

煤炭是中国重要的能源资源，而中国煤中重金属砷、硒、铅含量较高，燃煤电厂已经成为重要的砷、硒、铅排放源之一。针对电厂燃煤带来严峻的砷、硒、铅污染问题， 本文首先介绍了燃煤释放的砷、硒、铅排放量大且危害性强，概述了世界各国关于重金属排放控制的相关政策法规，指出中国对燃煤重金属砷、硒、铅的排放控制势在必行；其次从煤中赋存形态、燃烧过程中的形态转化和质量分布三个方面阐释了燃煤过程中砷、硒、铅的迁移转化规律，重点描述了砷、硒、铅在颗粒物上的形态特征和尺度分布；最后综述了燃烧前、燃烧中和燃烧后对砷、硒、铅的排放控制技术，详述了吸附剂捕集和烟气净化装置协同脱除的研究进展，并论述了低低温除尘器和团聚技术对砷、硒、铅的强化脱除潜力。以期为燃煤电厂重金属砷、硒、铅超低排放的实现提供参考和指导。     

煤中痕量元素在循环流化床锅炉中的迁移行为与富集特性

对天津市某电厂循环流化床(CFB)锅炉燃用的原煤及燃烧产物底灰、飞灰、细飞灰(≤50 μm)进行痕量元素含量的测定,分析了Be、Zn、Hg、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、As、Se、Cd、Pb 13种痕量元素在燃烧过程中的迁移行为,揭示了痕量元素在CFB锅炉中的分配、富集特性。结果表明,CFB锅炉中,较低的炉温对于痕量元素的迁移富集产生了较大的影响。由相对富集系数得知,Be、V、Co、Se在底灰中耗散,在飞灰中富集,Zn、Mn倾向于在底灰中富集,元素Cd、Pb、Ni、Cu挥发性较强,在底灰和飞灰中均是耗散。As受钙氧化物影响,挥发性表现并不明显。Hg在底灰和飞灰中相对富集系数均很低,表明Hg在整个燃烧过程中以气态形式排放;Hg、As、Se、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Pb均有向小颗粒物中富集的趋势。根据相对富集系数以及研究的13种元素在低温CFB锅炉中的迁移行为,将这些元素分为三类:A类(E_R<0.1),主要是以气态形式排放元素Hg;B类(0.1R≤0.85),较易挥发元素As、Be、Ni、Cu、Se、Cd、Pb、Co、V;C类(E_R>0.85),主要残留在固体产物中元素Zn、Mn、Cr。     

Mercury and organotin compounds monitoring in fresh and marine waters across Europe by Chemcatcher passive sampler

Several field trials have been carried out to assess the performance of the passive sampler Chemcatcher as aquatic monitoring technology for inorganic mercury and the organotin pollutants monobutyltin (MBT), dibutyltin (DBT) and tributyltin (TBT) in different types of waters across ten locations in Europe. Two version of the sampler were used. One for mercury that consists on 47?mm Empore? disks of iminodiacetic chelating groups as the receiving phase overlaid by a diffusion membrane of polyethersulphone; and other for organotin compounds comprising a C₁₈ disk and a cellulose acetate membrane. Both membranes were held in a disposable polycarbonate body. The two samplers were calibrated in the laboratory in a previous work to estimate the pollutant concentration. For field sampling, the samplers were deployed for 14 days. In parallel spot samples were periodically collected during the deployment period for comparison purposes. No significant biofouling on the samplers was observed for the locations monitored. In general, water concentrations estimated by Chemcatcher were lower than those found in spot water samples due to the device only collected the soluble bioavailable fraction of target pollutants. However, the pre-concentration capability of Chemcatcher allowed the determination of the tested pollutants at levels where spot sampling fails, even in difficult water bodies such as sewage treatment plants. These advantages lead to consider this emerging methodology as a complementary tool to traditional spot sampling.