褐煤活性焦烟气脱汞的实验研究_白中华
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模拟烟气活性炭喷射脱汞实验研究随着工业化的快速发展,烟气排放中的汞污染问题越来越受到人们的。
汞是一种有毒重金属,对人体和环境都具有极大的危害。
为了有效控制汞污染,本研究采用活性炭喷射法脱除模拟烟气中的汞蒸气。
本文将详细介绍实验过程、结果及展望。
本实验选择活性炭作为喷射材料,对模拟烟气中的汞蒸气进行脱除。
在进行实验研究之前,需要掌握相关的理论知识,包括化学反应和传质过程等。
化学反应方面,活性炭具有较高的吸附性能,能够与汞蒸气发生吸附反应;传质过程方面,活性炭喷射时需确保汞蒸气能够充分接触到活性炭表面。
(1)准备实验材料:活性炭、模拟烟气、气体采样器等;(2)设定实验条件:温度、湿度、气体流量等;(3)将活性炭喷射到模拟烟气中;(4)采集气体样品,测量汞蒸气浓度;(5)根据实验数据,调整活性炭喷射量等参数;(6)重复实验,获取足够多的实验数据。
通过实验,我们得出以下(1)活性炭喷射法能够有效脱除模拟烟气中的汞蒸气;(2)活性炭的喷射量与汞蒸气脱除率成正比,但过量的活性炭会降低气体流量,影响脱除效果;(3)温度和湿度对活性炭喷射脱汞效果有影响,最佳实验条件为:温度25℃,湿度50%。
通过本次实验研究,我们验证了活性炭喷射法脱除模拟烟气中汞蒸气的有效性。
活性炭具有高吸附性能和稳定性,适用于各种烟气处理场景。
然而,本实验仍有不足之处,如未考虑实际烟气成分复杂、活性炭再生等问题。
未来研究方向可包括:(1)探究实际烟气条件下活性炭喷射脱汞效果;(2)研究活性炭再生和循环利用技术,提高其经济性;(3)发掘新型高效脱汞材料,替代活性炭。
活性炭喷射脱汞法具有很大的发展潜力,对于控制汞污染、保护环境和人体健康具有重要意义。
摘要:本文研究了改性吸附剂喷射脱汞的实验及机理。
实验采用改性吸附剂喷射方法,对模拟烟气和实际烟气中的汞进行高效脱除。
实验结果表明,改性吸附剂喷射脱汞效果显著,汞的去除率达到90%以上。
本文对改性吸附剂喷射脱汞机理进行了深入探讨,为该技术的实际应用提供了理论支持。
改性褐煤活性焦对模拟烟气中汞的脱除研究吴鹏;滕济林;张旭辉;赵悦菊【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2015(000)002【摘要】为降低烟气脱汞成本,提高活性焦脱汞性能,以内蒙古锡林浩特褐煤为原料制备活性焦并进行化学改性,分析载硫、Na2 S溶液和ZnCl2溶液浸渍等改性方法对活性焦结构及性能的影响,研究改性方法、吸附温度、负载量和汞渗透量对活性焦脱汞性能的影响。
结果表明,活性焦改性后,比表面积和孔容积有所降低,载Na2 S、硫、ZnCl2活性焦对汞的吸附量比原始活性焦分别提高了60%、113%和140%;吸附温度升高,化学反应变快,活性焦的初始脱汞效率由75.8%提高至95%以上,但穿透时间并不呈比例增加;当ZnCl2负载量由5%提高至15%后,50%穿透率对应时间由75 min延长至120 min,活性焦对汞的吸附值由10.1μg/g增至17.5μg/g。
随着汞渗透量的增加,活性焦脱汞效率有所提高,50%穿透率的对应时间由110 min缩短至95 min,最终总吸附值仅由14.4μg/g增至16.2μg/g。
【总页数】5页(P40-44)【作者】吴鹏;滕济林;张旭辉;赵悦菊【作者单位】北京国电富通科技发展有限责任公司,北京 100071; 国网电力科学研究院,江苏南京 210003;北京国电富通科技发展有限责任公司,北京 100071; 国网电力科学研究院,江苏南京 210003;北京国电富通科技发展有限责任公司,北京 100071; 国网电力科学研究院,江苏南京 210003;北京国电富通科技发展有限责任公司,北京 100071; 国网电力科学研究院,江苏南京 210003【正文语种】中文【中图分类】X701.7;TD849【相关文献】1.酸改性对褐煤半焦脱除烟气中元素态汞性能的影响 [J], 王力;刘秀丽;张林林;李敏;张华伟2.改性活性炭脱除模拟烟气中气态汞的实验研究 [J], 戴伟伟;许月阳;付森林;林陵3.锰改性活性焦脱除合成气中单质汞的影响因素 [J], 游淑淋;周劲松;侯文慧;孟帅琦;高翔;骆仲泱4.硫化氢对钴改性活性焦脱除煤气中汞的影响机理 [J], 茅珏榛;周劲松;李学谦;周启昕;曹辉5.改性活性焦脱除烟气中汞的实验研究 [J], 熊银伍;杜铭华;步学鹏;梁大明因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
燃煤电厂烟气脱汞技术探讨及适用性探讨
燃煤电厂是重要的电力能源供应者,同时也是环境污染的重要来源。
其中,汞污染问题备受关注。
汞是一种有害物质,可以导致神经系统损伤等健康问题,对环境也有一定的破坏作用。
为了保护环境和人类健康,需要对燃煤电厂排放的汞进行治理。
本文将探讨燃煤电厂烟气脱汞技术以及适用性。
烟气脱汞技术主要分为几种,包括活性炭吸附、催化氧化、湿法脱硫脱汞等。
目前来看,湿法脱汞技术应用较广泛。
湿法脱汞有两种方法:一种是低氯化物水洗法(ACI),另一种是氧化吸附法(OFA)。
ACI法是指在脱硫的同时,利用水洗把烟气中的汞溶解在水中。
OFA法利用溴化物或碘化物对汞进行氧化转化,然后将氧化后的汞使用活性炭进行吸附。
两种方法各有优缺点,需要根据实际情况选择。
燃煤电厂烟气脱汞技术适用性与燃煤种类、烟气性质、排放水平等有关。
直接燃烧燃煤时,汞在烟气中以元素形式存在,而不是化合物形式。
硫氧化亚氮等污染物会影响汞的脱除效率。
不同燃煤种类汞含量也不同,需要根据具体情况进行不同的处理。
此外,排放水平也是决定脱汞技术适用性的重要因素。
在国内,对燃煤电厂汞的排放标准比较严格,要求各电厂安装汞脱除设备。
因此,燃煤电厂烟气脱汞技术的适用性比较广泛。
总的来说,燃煤电厂的汞污染治理是一种以技术手段为主的治理方式。
根据不同的燃煤种类和排放水平,选择合适的脱汞技术能够有效地降低汞的排放量,保护环境和人类健康。
燃煤电厂烟气脱汞技术探讨及适用性探讨燃煤电厂作为我国主要的能源供应形式之一,其烟气中主要污染物包括二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等。
除此之外,燃煤电厂烟气中还存在着对环境和人体健康具有潜在危害的重金属元素,如汞、铅等。
其中,汞是一种无色、无味、具有高挥发性和生物富集性的有害物质,在环境和人体健康中具有重要的作用。
汞的排放主要来源于燃煤电厂的烟气,燃煤电厂在燃烧煤炭时,蕴含在煤炭中的汞会挥发至烟气中,从而进入大气和水环境中,对环境和人体健康产生潜在危害。
因此,有效控制燃煤电厂烟气中的汞排放,具有十分重要的意义和价值。
在各种污染治理技术中,烟气脱汞技术被广泛应用于烟气污染物的削减。
烟气脱汞技术主要包括吸附、氧化、还原和蒸发浓缩等几种方式。
其中,吸附法是目前应用最为广泛的烟气脱汞技术之一,其基本原理是通过在烟气中添加一定的吸附剂,吸附烟气中的汞物质,并固化在吸附剂中。
氧化法则是通过将汞物质氧化成易于吸附的一种化合物,从而进行汞的分离和脱除。
还原法则是将氧化后的汞还原成元素态,从而增加其挥发和易吸附性。
蒸发浓缩法则是通过蒸发烟气中的水分,将汞物质浓缩于液体中,从而彻底去除。
然而,在实际的生产运行中,煤种、燃烧方式、烟气成分等因素均会对脱汞技术的适用性产生较大的影响。
因此,在选择烟气脱汞技术时,需根据煤种和燃烧工艺选用相应的技术,降低运营成本,提高效率。
在煤种方面,不同的煤种汞含量存在较大的差异。
目前,国内主要的煤种有无烟煤和褐煤等,其中褐煤的汞含量较高,而对其进行脱汞的技术较为困难。
因此,在选择煤种时应优先选择低汞含量的无烟煤,以降低汞的排放量。
在燃烧工艺方面,煤的燃烧方式、烟气温度、流速等均会对脱汞技术的适用性产生影响。
在烟气温度较低、流速较慢的情况下,吸附法的效果更好;而在烟气温度较高、流速较快的情况下,则需要采用氧化、还原或蒸发浓缩等技术。
此外,还应根据烟气成分的不同,选择对应的脱汞技术,以达到最佳的治理效果。
《煤气化渣脱除燃煤烟气中汞的性能研究》篇一一、引言随着燃煤工业的快速发展,燃煤烟气中的重金属污染物,尤其是汞(Hg)的排放问题日益受到关注。
汞是一种具有高度毒性的重金属元素,对环境和人体健康构成严重威胁。
因此,开发有效的燃煤烟气中汞的脱除技术,已成为当前环保领域的研究热点。
煤气化渣作为一种具有良好吸附性能的工业废弃物,其在燃煤烟气中汞的脱除方面具有巨大的应用潜力。
本文旨在研究煤气化渣脱除燃煤烟气中汞的性能,为煤气化渣在环保领域的应用提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 实验材料本实验选用的煤气化渣来自于某大型煤气化企业,燃煤烟气来自某燃煤电厂。
实验所用药剂均为分析纯。
2. 实验方法(1)煤气化渣的预处理:将煤气化渣进行破碎、筛分、洗涤等处理,以去除杂质,提高其纯度。
(2)汞脱除实验:在一定的温度、压力和烟气流量条件下,将预处理后的煤气化渣与燃煤烟气进行接触反应,观察其脱汞性能。
(3)性能评价:通过测定反应前后烟气中汞的浓度,计算脱汞效率,评价煤气化渣的脱汞性能。
三、实验结果与分析1. 煤气化渣的脱汞性能实验结果表明,煤气化渣对燃煤烟气中的汞具有较好的脱除效果。
在一定的温度和压力条件下,随着煤气化渣用量的增加,烟气中汞的浓度逐渐降低,脱汞效率逐渐提高。
同时,我们发现烟气流量的变化也会影响煤气化渣的脱汞性能。
在一定的流量范围内,较低的烟气流量有利于提高脱汞效率。
2. 影响因素分析(1)温度:随着温度的升高,煤气化渣的脱汞性能呈现先升高后降低的趋势。
这可能是由于在一定温度范围内,煤气化渣的吸附性能随温度升高而增强,但过高的温度会导致其表面吸附的汞发生挥发,从而降低脱汞效率。
(2)压力:压力对煤气化渣脱汞性能的影响较小。
在常压条件下,煤气化渣即可实现较好的脱汞效果。
(3)烟气成分:烟气中的其他成分如硫氧化物、氮氧化物等也会影响煤气化渣的脱汞性能。
这些成分可能与汞发生化学反应,从而影响其脱除效果。
四、讨论与展望本实验研究了煤气化渣脱除燃煤烟气中汞的性能,发现其具有良好的脱汞效果。
燃煤电厂烟气脱汞技术探讨及适用性探讨燃煤电厂是目前我国主要的电力供应单位之一,但燃煤过程中产生的烟气中含有大量的有害物质,其中包括了汞元素。
汞元素是一种有毒重金属,对环境和人类健康造成严重危害。
研究燃煤电厂烟气脱汞技术的探讨及适用性是非常有必要的。
燃煤电厂烟气脱汞技术主要有两种方法,分别是吸附剂法和氧化剂法。
吸附剂法是通过与汞元素有亲和力的吸附剂接触,使汞元素被吸附到吸附剂上,从而实现烟气中汞元素的去除。
吸附剂法通常有活性炭法、硫酸盐法和分子筛法等。
活性炭法是最常用的吸附剂法,其原理是利用活性炭对汞元素的亲和力将其吸附下来。
硫酸盐法则是利用硫化物与汞元素形成硫酸盐沉淀,从而达到去除汞元素的效果。
分子筛法则是利用分子筛对汞元素具有选择性吸附的特点进行去除。
氧化剂法是通过在烟气中加入氧化剂,将汞元素氧化为易于去除的形态,从而实现去除汞元素的效果。
氧化剂法通常有氯化剂法和氧化亚氮法等。
氯化剂法是利用氯化剂与汞元素反应生成易于去除的氯化汞,从而去除烟气中的汞元素。
氧化亚氮法则是通过将汞元素氧化为氧化态后,利用化学反应将其转化为易于去除的形态。
燃煤电厂烟气脱汞技术的适用性主要取决于煤炭品质、炉燃烧方式、烟气组分等因素。
煤炭品质是影响汞含量的关键因素,煤中硫、灰、水分等成分越高,汞含量则越高。
炉燃烧方式是影响烟气中汞转化特性的重要因素,对于直燃煤炉,汞主要以元素态存在,而对于燃煤炉中的NOx损失燃烧,汞多以尾部组分的形态存在。
烟气组分的不同也会对烟气脱汞技术的适用性造成影响,例如吸附剂法对烟气其他组分的影响较小,适用于各种含硫燃烧燃煤烟气,而氧化剂法对烟气中其他无机物组分有较高的要求。
燃煤电厂烟气脱汞技术是一项重要的环保技术。
吸附剂法和氧化剂法是目前应用最广泛的技术,但其适用性不同。
在具体应用中需要根据不同的燃煤电厂情况选择合适的技术,同时还需要进一步研究和探索新的脱汞技术,以提高对烟气中汞元素的去除效率。
燃煤电厂烟气脱汞技术探讨及适用性探讨燃煤电厂烟气中含有大量的汞元素,这是一种非常有害的有毒物质。
烟气中的汞元素在被排放出去后非常容易造成环境污染和人体健康危害,因此必须要采取有效的措施进行脱汞。
本文主要探讨燃煤电厂烟气脱汞技术的相关内容及其适用性。
1.1 活性炭吸附法活性炭吸附法是一种较为常见的烟气脱汞技术,其原理是通过活性炭表面的吸附作用,将烟气中的汞元素捕捉下来。
活性炭吸附法具有高效、简便、适用范围广等优点,因此在烟气脱汞领域得到了广泛应用。
1.2 选择性催化还原法选择性催化还原法是一种新型的烟气脱汞技术,其原理是利用催化剂将氧化态的汞元素还原为元素态,然后通过烟气排放出去。
选择性催化还原法具有高效、低成本等优点,但是其对氮氧化物等有害物质的处理能力相对较弱,需要进一步改进。
1.3 湿法喷雾法湿法喷雾法是一种通过喷淋液体将烟气中的汞元素溶解的技术。
该技术具有适用范围广、处理效率高等优点,但也存在喷液强度的控制难度较高、脱除效果受气流影响较大等问题。
2.1 燃煤电厂煤质及汞含量燃煤电厂的煤质及汞含量是决定烟气脱汞技术适用性的首要因素。
不同种类的燃煤其汞含量和化学性质不同,因此其适用的脱汞技术也不同。
比如,富含甲基汞的煤使用活性炭吸附法具有显著的效果,而选择性催化还原法的效果则不佳。
2.2 燃煤电厂的烟气成分燃煤电厂的烟气成分对脱汞技术的适用性也有一定的影响。
比如,湿法喷雾法对于烟气成分的要求较高,需要烟气中必须含有一定的水分才能有效实现脱汞。
2.3 燃煤电厂的处理能力与能源消耗不同的脱汞技术对于处理能力和能源消耗有着不同的要求,因此需要从综合成本、加工复杂度、废物排放等多个方面综合考虑,选用最适合自身的脱汞技术。
总之,燃煤电厂烟气脱汞技术的选择需要考虑多方面的因素,采用最为适合的技术可以更好地保障大气的环境质量和人体健康。
㊀第20卷第4期洁净煤技术Vol 20㊀No 4㊀㊀2014年7月CleanCoalTechnologyJuly㊀2014㊀褐煤活性焦烟气脱汞的实验研究白中华1ꎬ2ꎬ史亚微2ꎬ3ꎬ张旭辉2ꎬ3ꎬ杨文辉4ꎬ张向洲5ꎬ石长江2ꎬ3ꎬ赵玉冰2ꎬ3(1.南瑞集团节能环保分公司ꎬ江苏南京㊀211106ꎻ2.国网电力科学研究院ꎬ江苏南京㊀210003ꎻ3.北京国电富通科技发展有限责任公司ꎬ北京㊀100070ꎻ4.青海省电力设计院ꎬ青海西宁㊀810008ꎻ5.世源科技工程有限公司ꎬ北京㊀100855)摘㊀要:燃煤电厂汞污染越来越受到关注ꎬ目前具有应用前景的脱汞方法为吸附脱汞ꎬ因此研发高效低成本的脱汞吸附剂被广泛研究ꎮ在搭建的固定床吸附反应系统上对自制的褐煤活性焦脱汞性能进行了实验研究ꎬ研究了汞污染物的入口浓度ꎬ吸附剂的量㊁烟气成分及吸附剂的种类对吸附汞的影响ꎮ结果表明:活性焦吸附剂对烟气中的气态汞均有一定的吸附能力ꎬ其吸附效果随着入口汞浓度和吸附剂量的增加而增加ꎻ烟气中的SO2㊁NO气体对活性焦吸附汞有一定的促进作用ꎮ活性焦脱汞效率与载硫活性炭㊁脱汞专用活性炭相比还存在一定差距ꎬ但可通过改进活性焦的活化方式提高脱汞性能ꎮ关键词:气态汞ꎻ活性焦ꎻ吸附ꎻ吸附量ꎻ脱汞效率中图分类号:TD849ꎻX327㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1006-6772(2014)04-0098-05MercuryremovalfromfluegasbyligniteactivatedcokeBAIZhonghua1ꎬ2ꎬSHIYawei2ꎬ3ꎬZHANGXuhui2ꎬ3ꎬYANGWenhui4ꎬZHANGXiangzhou5ꎬSHIChangjiang2ꎬ3ꎬZHAOYubing2ꎬ3(1.EnergyManagementandEnvironmentalProtectionCompanyofNARIGroupCorporationꎬNanjing㊀211106ꎬChinaꎻ2.StateGridElectricPowerResearchInstituteꎬNanjing㊀210003ꎬChinaꎻ3.BeijingGuodianFutongScienceandTechnologyDevelopmentCo.ꎬLtd.ꎬBeijing㊀100070ꎬChinaꎻ4.QinghaiElectricPowerDesignInstituteꎬXining㊀810008ꎬChinaꎻ5.S.Y.TechnologyEngineeringandConstructionCo.ꎬLtd.ꎬBeijing㊀100855ꎬChina)Abstract:Coal-firedpowerplantmercurypollutionhasattractedagrowingconcernꎬnowthecurrentmercuryremovalmethodwhichhasanapplicationprospectistheadsorptionofmercuryremovalꎬandthereforethedevelopmentofcost-effectivemercuryremovalsorbentbeenstudiedextensively.Anexperimentwasconductedtostudytheeffectsofligniteactivatedcokeonthemercuryadsorptionusingabench-scalefixedbedꎬincludingtheinletconcentrationofmercurypollutantsꎬthequalityofadsorbentꎬthecompositionoffluegasandthetypeofadsorbentandsoon.Theresultsshowthattheligniteactivatedcokehassomeadsorptioncapacityformercuryinfluegasꎬtheactivatedcokeadsorptionrateincreaseswiththeincreaseofentrancemercuryconcentrationandthequalityofactivatedcoke.TheSO2ꎬNOinfluegascanimprovemercuryadsorptioncapacityofactivatedcoke.AlthoughthemercuryadsorptioncapacityofactivatedcokeislowerthanactivatedcarbonwithSsolutionandactivatedcarbononlyformercuryadsorptionꎬtheimprovementofactivationwayofactivatedcokecanenhancetheperformanceofitsmercuryadsorption.Keywords:elementalmercuryꎻactivatedcokeꎻadsorptionꎻadsorptioncapacityꎻmercuryadsorptioncapacity收稿日期:2014-05-14ꎻ责任编辑:孙淑君㊀㊀DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.2014.04.028基金项目:国家电网公司产业化资助项目(FT71-10-04)作者简介:白中华(1981 )ꎬ男ꎬ河北承德人ꎬ工程师ꎬ从事节能环保技术研究和项目管理工作ꎮE-mail:shiyawei@sgepri.sgcc.com.cn引用格式:白中华ꎬ史亚微ꎬ张旭辉ꎬ等.褐煤活性焦烟气脱汞的实验研究[J].洁净煤技术ꎬ2014ꎬ20(4):98-102.BAIZhonghuaꎬSHIYaweiꎬZHANGXuhuiꎬetal.Mercuryremovalfromfluegasbyligniteactivatedcoke[J].CleanCoalTechnologyꎬ2014ꎬ20(4):98-102.㊀㊀中国能源结构以化石燃料为主ꎬ到2012年ꎬ火力发电机组总装机容量已达7亿kWꎬ在未来相当长时间内火力发电仍将在中国能源中占据主导地位ꎮ燃料大量燃烧产生的大气污染物占污染物总量的70%以上ꎬ燃煤排放的大气污染物数量约占燃料燃烧排放总量的96%[1]ꎮ煤的直接燃烧使SO2㊁NOx及痕量元素汞大量排放ꎬ导致中国酸雨现象严重ꎬ造成严重的经济损失ꎮ与常规污染物SO2和NOx相比ꎬHg痕量元素在燃煤烟气中的浓度不高ꎬ但由于煤炭的大规模利用和汞元素的积累效应ꎬ其对环境的危害甚大[2]ꎬ妨碍中国经济的可持续发展ꎮ当今最成熟且有工业应用的汞控制技89网络出版时间:2014-07-28 17:21网络出版地址:/kcms/doi/10.13226/j.issn.1006-6772.2014.04.028.html白中华等:褐煤活性焦烟气脱汞的实验研究2014年第4期术是吸附剂脱汞ꎮ吸附剂中应用最广泛的是活性炭[3]ꎮ目前国内外许多研究者采用活性炭除去烟气中的汞ꎬ但活性炭运行成本高ꎬ限制了大规模应用ꎮ因此众多学者致力于开发廉价高效的吸附剂来代替活性炭ꎮ褐煤活性焦价格低廉ꎬ具有丰富的表面基团㊁良好的孔隙结构㊁一定的负载性和还原性ꎬ是一种理想的污染物吸附剂[4]ꎮ因此ꎬ利用褐煤活性焦进行烟气处理ꎬ完成国家 十二五 减排目标ꎬ保障国民经济健康㊁快速㊁持续发展具有重要意义ꎮ1㊀实验条件1 1㊀实验原料及设备㊀㊀实验原料:实验选取5种吸附剂作为本次吸附剂ꎬ分别为:A号吸附剂ꎬ载硫(12 5%)活性炭(外购)ꎬB号吸附剂ꎬ脱汞专用活性炭(外购)ꎬC㊁D㊁E号吸附剂ꎬ为不同工况下自制的褐煤活性焦ꎮ㊀㊀实验设备:SKW型数显控温仪ꎬ用于控制吸附温度ꎻQM201H荧光测汞仪ꎬ用于测量汞含量ꎬ汞渗透管ꎬ用于模拟汞污染烟气ꎻCS2000质量流量控制器ꎬ用于测量气体流量ꎻ电热恒温水浴锅等ꎮ尾气含有未被吸附的汞蒸气ꎬ直接排放会污染环境ꎬ实验采用KMnO4-H2SO4[5]混合溶液吸收剂对尾气进行吸收处理ꎮ㊀㊀测汞仪设置条件:负高压450Vꎬ屏气流量800mL/minꎬN2载气流量400mL/minꎬ载汞气流量600mL/minꎬ测量时间3minꎬ清洗时间4minꎻ活性焦反应温度110ħꎻ汞渗透管发生条件:40ħ条件下ꎬ汞产生速度为10和40ng/minꎮ1 2㊀实验系统㊀㊀活性焦脱汞实验流程如图1所示ꎮ图1㊀活性焦脱汞实验系统流程㊀㊀实验按如图1所示的小型固定床吸附方案搭建ꎮ模拟烟气由N2+Hg㊁O2㊁N2㊁SO2㊁NO㊁NO2等按实际电厂烟气条件进行配比ꎬ实验所用气体均用质量流量计精确控制ꎮ反应器采用髙硼硅玻璃加工ꎬ内径为1cmꎬ高度为10cm左右的玻璃管ꎬ玻璃管中间有一石英砂层ꎬ石英砂层内孔隙直径均小于0 05mmꎬ可防止活性炭吸附剂渗漏又不阻碍气体进出ꎮ实验时ꎬ固定床竖直放置ꎬ吸附剂置于石英砂上ꎬ上部用脱脂棉塞上ꎬ脱脂棉既能防止吸附剂被气体吹出ꎬ又能起到缓冲烟气流作用ꎬ减少吸附剂层因气流扰动而导致的变形ꎮ加热装置为SKW型数显控温仪ꎬ温度误差范围ʃ1ħꎮ㊀㊀采用德国rbr益康多功能烟气分析仪和QM201H燃煤烟气测汞仪对SO2㊁NO㊁NO2㊁Hg等组分浓度进行实时准确测量ꎮ以仪器测量的各污染物通过载有吸附剂的固定床前后的浓度计算吸附剂对汞的吸附率ꎮ1 3㊀计算方法㊀㊀活性焦对汞的吸附效率η为η=(A1-A2)tVA1tVˑ100%(1)式中ꎬA1㊁A2分别为汞的单位时间进口和出口浓度ꎬng/(min m3)ꎻt为吸附时间ꎬminꎻV为t时间流过固定床的气体体积ꎬm3ꎮ㊀㊀将式(1)整理后ꎬ得到公式(2)η=A1-A2A1ˑ100%(2)㊀㊀最大吸附率为汞蒸气进入吸附剂后吸附率的最高值[6]ꎮ㊀㊀实验中Hg0的单位吸附量定义为q=[Qʏt0(Ci-C0)dt]/m(3)式中ꎬq为单位吸附量ꎬμg/gꎻQ为气体总流量ꎬmL/minꎻCi为Hg0入口浓度ꎬμg/m3ꎬC0为Hg0出口浓度ꎬμg/m3ꎻm为吸附剂质量ꎬgꎮ2㊀实验结果与分析2 1㊀单质汞浓度对活性焦吸附效率的影响㊀㊀采用质量40mgꎬ粒径为0 2mm的C㊁E号吸附剂进行试验ꎬ吸附温度为110ħꎮ汞渗透管渗出量分别为10ng/min和40ng/minꎬ结果如图2所示ꎮ㊀㊀由图2可知ꎬHg0的入口浓度越大ꎬ吸附剂的吸附量也越高ꎬC号吸附剂由初始吸附效率的26 68%提高到53 12%ꎻE号吸附剂由21 90%提高到43 79%ꎻ初始吸附量随着Hg0浓度的增加而增加ꎮ吸附剂要发生吸附作用ꎬ被吸附物质必须在吸附剂992014年第4期洁净煤技术第20卷图2㊀不同汞浓度下C号㊁E号吸附剂吸附曲线的作用范围内ꎮ根据表面反应动力学原理ꎬ汞的浓度越低ꎬ在烟气中的扩散能力越差ꎬ发生吸附的几率就降低[7]ꎮ在实际应用中ꎬ燃煤烟气中汞浓度一般都比较低ꎬ为了控制炭汞比ꎬ降低脱汞成本ꎬ对于不同的Hg0排放水平ꎬ应尽量通过加强湍流㊁循环使用吸附剂等手段ꎬ增大汞与吸附剂的接触几率ꎬ以降低吸附剂的用量达到较好的吸附效果ꎮ2 2㊀活性焦的量对活性焦吸附效率的影响㊀㊀10ng/min汞渗透管ꎬ在110ħ下ꎬ0 2mmꎬ40mg和80mgC㊁E号吸附剂的吸附效率如图3所示ꎮ㊀㊀从图3中可以看出ꎬ在汞的入口浓度一定的情况下ꎬ吸附剂/汞的质量比越大ꎬ吸附效果越明显ꎮC号吸附剂的吸附效率由40mg的26 68%ꎬ提高到80mg的43 2%ꎻE号吸附剂的吸附效率由40mg的21 90%ꎬ提高到80mg的35 9%ꎮ当Hg0到达吸附剂表面且被吸附后ꎬ汞分子由原来的空间布朗运动变成吸附剂表面层上二维运动ꎬ分子运动自由度减小ꎬ固汞分子会首先吸附到活性位上ꎮ当吸附剂的活性位被占满后ꎬ其余的汞分子则会在范德华力的吸引下发生物理吸附ꎮ因此ꎬ吸附剂/汞的质量比越大ꎬ活性位越多ꎬ吸附效果越明显[8]ꎮ2 3㊀烟气成分对活性焦吸附效率的影响㊀㊀采用粒径为0 2mmꎬ质量为40mg的C㊁E号吸附剂进行试验ꎬ吸附温度为110ħꎮ汞渗透管渗出图3㊀不同质量下C号㊁E号吸附剂吸附曲线量为10ng/minꎮ实验分别在SO2㊁NO㊁SO2+NO和N2共同存在下吸附剂的吸附效率ꎮ不同烟气成分下C㊁E号吸附剂吸附曲线如图4所示ꎮ图4㊀不同烟气成分下C㊁E号吸附剂吸附曲线㊀㊀从图4中可知ꎬC㊁E号吸附剂在不同烟气成分下大致具有相同的规律:即SO2ʈNO>SO2+NO>001白中华等:褐煤活性焦烟气脱汞的实验研究2014年第4期N2ꎬC号吸附剂在N2模拟烟气环境下的吸附效率为26 68%ꎬ加入SO2气体后吸附效率提高到40%左右ꎻ加入NO后吸附效率提高到36%左右ꎮE号吸附剂在纯N2模拟烟气环境下的吸附效率为21 9%ꎬ加入SO2气体后吸附效率提高到33 1%左右ꎻ加入NO后吸附效率提高到32 2%左右ꎮ但是C号和E号在SO2+NO共同存在时吸附效率高于纯N2气模拟烟气环境ꎬ低于SO2㊁NO单独存在时的吸附效率ꎮ㊀㊀活性焦表面的含氧官能团中的内酯基和羰基对Hg0吸附有利ꎮ羰基基团具有较强的氧化性ꎬHg0被氧化成低挥发性的Hg2+而易被脱除[9]ꎮ而活性焦的活性位基团同样吸附SO2㊁NOꎬ在O2存在时ꎬ将其氧化成SO3和NO2ꎬ其与烟气中的水分进一步反应生成H2SO4与HNO3[10]ꎮ在SO2/NOx/Hg的联合脱除过程中ꎬ由于脱硫脱硝后活性炭表面形成的含氧或含氮官能团对汞有更好的吸收作用ꎮ同样在SO2/NOx/Hg的联合脱除过程中ꎬ由于存在互相竞争吸附位ꎬ而且SO2和NO极性较Hg0强ꎬ两者共存抑制活性焦对Hg0的吸附ꎬ因此在SO2+NO气体存在时ꎬHg0的吸附效率比单独存在NO和SO2时有所下降[11]ꎮ2 4㊀活性焦与其他吸附剂吸附性能的对比㊀㊀实验研究了10ng/min汞渗透管ꎬ在110ħ下ꎬ0 2mmꎬ40mgA㊁B㊁C㊁D㊁E号吸附剂下的吸附效率如图5所示ꎮ图5㊀不同吸附剂汞吸附效率曲线㊀㊀由图5可知ꎬ适当改性ꎬ可以提高活性焦对汞的脱除能力ꎮA号吸附剂的吸附效率要高于其他吸附剂ꎬ其初始吸附效率可达90%以上ꎮA号吸附剂经过载硫处理ꎬ硫在吸附剂表面形成吸附层ꎬ产生了一部分活性位ꎬ该活性位与汞的亲和力比C与汞的亲和力强ꎬ有利于Hg0失去电子后与硫结合形成化学吸附ꎬ但是由于化学吸附生产的HgS会很快将活性位覆盖ꎬ因此不利于继续发生汞的氧化反应ꎮ另一方面从吸附剂的孔径结构来看ꎬ经过硫改性后微孔比例增加ꎬ中大孔减少ꎬ硫化汞沉积堵塞了部分孔道ꎬ使孔径变小ꎬ不利于内扩散ꎬ因此吸附效率下降较快[12]ꎮC㊁D㊁E号吸附剂由于未经改性ꎬ其吸附性能主要依靠物理属性ꎬ随着时间的增加ꎬ汞蒸气逐渐充满吸附剂的孔隙ꎬ内部扩散过程减弱ꎬ直至达到饱和ꎮ物理吸附与表面积ꎬ孔尺寸分布等因素有关[13]ꎬ属于弱吸附ꎬ其吸附效果与载硫活性炭有差距ꎮ2 5㊀吸附剂穿透时间和饱和单位吸附量㊀㊀活性焦床层出口汞浓度与时间有关ꎮ将称量好的吸附剂放在玻璃管滤膜上ꎬ在一定的吸附温度下进行固定床吸附实验ꎮ用QM201H荧光测汞仪测定出口处汞的浓度随时间的变化ꎬ出口处气体中的汞浓度与入口处汞的初始浓度的比值就是穿透曲线的纵坐标ꎮ穿透时间是指从Hg0气体进入床层开始到床层出口Hg0浓度达到0 03%(体积比)所经历的时间ꎮ当床层出口Hg0的浓度戳过0 03%ꎬ即认为达到穿透点ꎬ床层吸附剂失效[14]ꎮ实验分别测量了5种吸附剂在10ng/min汞渗透管ꎬ110ħ下ꎬ0 2mmꎬ40mg吸附剂的穿透时间和饱和吸附量ꎬ实验结果见表1ꎮ表1㊀吸附剂的穿透时间和饱和吸附量吸附剂穿透时间/min饱和汞吸附量/(μg g-1)A号120+12 64B号120+6 76C号60+2 67D号60+2 13E号30+1 53㊀㊀在同等吸附条件下ꎬ载硫活性炭的汞饱和吸附量远大于未改性的其他吸附剂ꎮ同样是活性焦的吸附剂中ꎬC号的饱和吸附量要大于E号ꎮ这是因为未改性的活性焦是以物理吸附为主ꎬ但其吸附汞的能力受活化方式影响ꎮ因此ꎬ在脱汞活性焦制备过程中ꎬ应注重研究活性焦脱汞的吸附机理ꎬ选择有利于吸附性能增强的活化方式进行活性焦的制备[15]ꎮ3㊀结㊀㊀论㊀㊀1)Hg0的入口浓度越大ꎬ活性焦吸附剂量越大ꎮ在未来实际工程应用中ꎬ对于不同的Hg0排放水平ꎬ需要选择合适的吸附剂用量以达到较好的吸附效1012014年第4期洁净煤技术第20卷果ꎬ实现经济成本平衡ꎮ㊀㊀2)烟气成分对C号㊁E号活性焦吸附汞方面存在相同的规律即:SO2ʈNO>SO2+NO>N2ꎮSO2和NO的单独存在能在活性焦表面产生相应的酸ꎬ对脱汞有一定的促进作用ꎬ但SO2和NO共同存在时由于发生竞争作用ꎬ吸附效率有所降低ꎮ㊀㊀3)5种不同吸附剂吸附效果实验表明:改性吸附剂与汞之间发生化学吸附ꎬ其吸附效果要高于未改性吸附剂ꎮ自制活性焦吸附剂的吸附效果与改性吸附剂之间存在差距ꎬ适当改性活性焦ꎬ吸附效果将会增加ꎮ参考文献:[1]㊀WuYꎬWangSXꎬStreetsDGꎬetal.Trendsinanthropogenicmer ̄curyemissionsinChinafrom1995to2003[J].EnvironmentalSci 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