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。     

300 MW燃煤电厂ESP和WFGD对烟气汞的脱除特性

采用燃煤电厂汞形态浓度取样测试OHM标准方法,对一座300 MW燃煤电厂静电除尘器(ESP)和湿法脱硫装置(WFGD)前后烟气进行了等速取样.使用美国Leeman Labs Hydra AA全自动汞分析仪检测烟气中的汞形态浓度.采集了固体样品,包括入炉煤、底渣、ESP电场灰、脱硫剂石灰石、脱硫产物石膏等,使用意大利Milestone公司生产的DMA80全自动汞分析仪检测固体样品中的汞浓度.计算锅炉系统的汞质量平衡,获得了ESP和WFGD前后烟气的汞形态浓度和分布规律,分析讨论了影响烟气汞形态转化的各种影响因素.结果表明,燃煤烟气中气态单质汞Hg⁰和气态氧化汞Hg²⁺占到总汞量的95%.煤渣中的汞可忽略不计;ESP对颗粒态汞Hg^p的脱除效率达到95%以上,但是对Hg⁰和Hg²⁺脱除率不高.ESP对烟气总汞Hg^T脱除效率为12.77%~17.38%;WFGD对Hg²⁺的脱除率达到79.93%~90.53%,但是对Hg⁰没有脱除效果,其含量不仅没有下降反而有少量上升,说明有部分Hg²⁺在WFGD中被还原成Hg⁰.WFGD对Hg^T脱除效率为9.68%~29.36%;该电厂现有污染控制设备ESP+WFGD可以脱除全部的Hg^p和大部分Hg²⁺,但是由于部分Hg²⁺的还原使得Hg^T的脱除效率在25.38%~38.38%.综合来看,该燃煤电厂的污染物控制设备在进行除尘和脱硫的同时,对汞的脱除率并不高,与燃煤中的氯含量较低有关.     

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。     

Co掺杂铁基氧化物吸附剂燃煤烟气脱汞实验研究

使用柠檬酸法制备了Co掺杂的铁基氧化物(FeCo)吸附剂,通过固定床脱汞实验装置系统考察了FeCo吸附剂的脱汞性能,并利用比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、H₂-程序升温还原(H₂-TPR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段分析吸附剂的物理化学特性。结果表明,α-Fe₂O₃中掺入Co后,比表面积、孔结构特性均得到改善,且氧化还原性能也相应提升;FeCo吸附剂在200-250℃获得最高约97%的脱汞效率;烟气中O₂和NO的存在有助于FeCo吸附剂对Hg⁰的脱除,而SO₂和H₂O则抑制FeCo吸附剂对Hg⁰的脱除,同时NO能削弱SO₂对FeCo脱汞的抑制作用。在脱汞过程中,FeCo吸附剂表面的活性组分Fe³⁺、Co³⁺和O^*均消耗,参与了Hg⁰氧...     

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。     

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。     

膨润土-壳聚糖及其改性吸附剂脱除燃烧烟气中Hg0的性能研究

应用VM3000在线测汞仪作为检测手段,在固定床实验台架上,以改性膨润土 壳聚糖为吸附剂进行脱汞(Hg⁰)实验研究。采用N₂吸附/脱附、扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等分析仪对吸附剂进行表征。分析发现改性后吸附剂的孔隙和比表面积降低;碘离子进入了膨润土的内部,碘、硫酸和壳聚糖中的氨基发生了化学反应。脱汞实验表明,负载壳聚糖的膨润土吸附剂表现出较膨润土差的脱汞效果,证明膨润土负载壳聚糖脱除气态中单质汞的机理和液相中二价汞的机理不同。经碘改性后,各吸附剂均可不同程度地提高其脱汞效率,且以碘改性膨润土的脱汞效果最好;碘改性吸附剂中添加适量的硫酸后,膨润土负载壳聚糖吸附剂的脱汞效率从85%提高至100%,因与膨润土负载壳聚糖不同的物理化学特性,碘和硫酸改性的膨润土的脱汞效率则降低。     

复杂烟气条件下太西活性焦脱除Hg0的实验研究

为了解复杂烟气条件下活性焦吸附剂的脱汞特性,利用汞渗透管和主要气体成分模拟复杂烟气,在实验室规模的固态吸附剂汞吸附效能测定系统上,进行了太西活性焦吸附单质汞的实验研究,并采用FT-IR对活性焦表面进行了光谱表征。结果表明,在活性焦表面存在各种含氧官能团;在CO₂/N₂/O₂/SO₂/Hg⁰烟气体系中,当SO₂加入量为400、855、1 520 mL/m³时,出口汞浓度分别为36、43、48 μg/m³,SO₂对系统吸附Hg⁰的能力有抑制作用;在CO₂/N₂/O₂/NO/Hg⁰烟气体系中,较低浓度的NO对Hg⁰脱除有抑制作用,而高浓度值的NO抑制作用减弱;在CO₂/N₂/O₂/NO/SO₂/Hg⁰烟气体系下,提高NO浓度对Hg⁰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。     

燃煤烟气脱硫脱硝技术研究进展

综述了燃煤烟气脱硫脱硝技术研究进展,分析比较了目前烟气脱硫脱硝技术的优缺点;指出燃煤烟气脱硫脱硝技术是目前国内外燃煤烟气研究领域的一大热点,其中活性焦烟气脱硫脱硝技术是投入小、成本低、效益好的应用新技术,应用推广前景广阔.     

粉煤灰物化性质对单质汞吸附性能的影响

在固定床实验台上考察了三种不同来源粉煤灰对单质汞的吸附性能,采用X射线荧光光谱仪、X射线光电子能谱仪、激光粒度分析仪、扫描电子显微镜等对不同粉煤灰的物化性质进行了表征,并探讨了物化性质对汞吸附性能的影响。结果表明,粉煤灰对汞的吸附包括物理吸附和化学吸附;粉煤灰中未燃尽碳是影响粉煤灰汞吸附性能的重要因素之一,其中,表面C元素与Ti、Si等元素(M)相互作用形成的"C-M"化学键促进了单质汞的氧化,同时粉煤灰中含有的无机化合物Fe₂O₃等也对单质汞的氧化有促进作用;增大比表面积和减小孔径,及适中的颗粒粒径均有利于提高粉煤灰单质汞吸附性能。     

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。     

UV/H2O2工艺湿法脱除燃煤烟气中NO的研究

在自行设计的内置紫外光-鼓泡器中,利用UV/H₂O₂高级氧化工艺湿法脱除燃煤烟气中的NO气体。主要对紫外光强度、H₂O₂初始浓度、NO初始浓度以及烟气总流量对NO脱除效率的影响进行了考察。研究结果表明,在实验范围内,NO脱除效率随着紫外光强度和H₂O₂初始浓度的增加而增加,但当达到一定值后,NO脱除效率的增加幅度均变得相对平缓;NO脱除效率随着NO初始浓度以及烟气总流量的增加呈近似线性减小。通过离子色谱对液相离子产物进行了定性与定量检测,并对NO中的氮元素进行了物料平衡计算,在此基础上对NO脱除路径与产物形态进行了理论分析。
     

添加剂对燃煤电石渣固硫的促进作用

在煤的燃烧过程中采用钙基固硫技术脱除SO2等气体污染物,是实现煤高效清洁燃烧的有效措施之一。传统钙基固硫剂价格低廉,但普遍存在固硫剂利用率低,固硫反应速率与硫析出速率不一致,以及高温下形成的固硫产物易于分解等缺点。研究表明,在钙基固硫剂中掺入微量添加剂可以有效提高钙基固硫剂的固硫率。添加剂主要起两大作用,一是对煤的燃烧过程有助燃和促进作用,提高钙基利用率;二是在燃烧过程中形成耐热稳定的物相或熔融物相包裹固硫物相,从而抑制固硫物相的分解,阻止SO2的排放。     

Mn/Ce掺杂改性半焦对模拟煤气中单质汞的脱除性能研究

制备了Mn改性半焦(Mn-SC)及Mn/Ce掺杂改性半焦(Mn/Ce-SC)吸附剂,在小型固定床吸附反应器上考查了改性半焦对模拟煤气中单质汞的吸附特性,并利用BET比表面积测试、X射线衍射、X射线光电子能谱等手段对半焦吸附剂进行了表征。结果表明,Mn改性后半焦的比表面积、总孔容和平均孔径都有所增加,而Mn/Ce掺杂改性半焦的孔隙结构发达程度有一定程度的降低;Mn_xO_y及Ce_xO_y均以高分散的无定形态存在于半焦表面;Mn/Ce-SC的脱汞效率明显高于Mn-SC和SC,其脱汞性能随吸附温度的升高会有所下降,但总体保持较高的水平。当煤气中有1%的O_2存在时,Mn/Ce-SC表面会发生Ce~(4+)/Ce~(3+)间的氧化还原反应循环,从而将煤气中的气相氧转化为高氧化活性的晶格氧,使Mn/Ce-SC的脱汞效率一直稳定在95%以上,Hg0在Mn/Ce-SC半焦表面的吸附符合Mars-Maessen机制。     

锰改性活性焦脱除合成气中单质汞的影响因素

采用等体积浸渍法制备了Mn改性活性焦吸附剂(Mn-AC),研究了模拟合成气(0.04%H2S、20%CO、30%H2、N2为平衡气体)下Mn-AC对单质汞的吸附特性,并利用BET、XPS、XRD等手段对吸附剂进行表征,分析了还原性气体对吸附剂脱汞性能的影响。结果表明,在模拟合成气气氛下,Mn-AC具有优异的汞脱除能力,200℃下2 h内平均汞脱除率达到84.3%。合成气中,H2S提供了具有脱汞能力的活性硫吸附位(Sad),显著地提高了Mn-AC的高温脱汞能力;H2消耗了吸附剂表面的活性氧,不利于活性硫的生成,CO消耗了生成的活性硫吸附位,两者对汞脱除均有抑制作用。高温下由于活性硫和汞的反应减弱,同时H2的抑制作用加强,吸附剂对单质汞的脱除能力下降。     

燃煤飞灰中矿物质对烟气中As、Se、Pb形态分布影响的热力学研究

基于热力学平衡的原理,研究了燃煤烟气中As、Se、Pb三种重金属与飞灰中主要矿物质CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO的反应。结果表明,As在1600 K时与CaO反应开始生成Ca₃(AsO₄)₂,且随着CaO含量的增大,Ca₃(AsO₄)₂的温度区间变窄,说明CaO对煤中As的挥发有抑制作用;As与Al₂O₃在1700 K时开始反应,随着温度降低最后全部以AlAsO₄的形式存在; As与Fe₂O₃反应生成FeAsO₄;As与MgO在600-1500 K以Mg₃(AsO₄)₂(s)形式存在,低于600 K时转化为As₂O₅(s)。...     

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.     

不同碱基物质对燃煤烟气脱氯的影响

实验探究NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃这三种常见的碱基物质在模拟燃煤烟气中的实际表现,发现三种碱基物质均具有一定的脱氯性能,NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃的脱氯性能依次下降,以脱氯效率70%为目标,使用三种碱基物质Na/Cl比分别需要达到5.8、7.1、8.7。高浓度SO₂的存在对烟气脱氯有竞争作用,随着SO₂浓度的提高,脱氯效率线性下降,不同碱基物质下,SO₂浓度对脱氯效率的影响规律基本一致,SO₂浓度每增加100 mg/m³,脱氯效率下降约1.4%。由于三种碱基物质达到相同脱氯效率时的Na/Cl比不同,综合考虑成本和溶解性,NaOH最具工业应用价值。