燃煤电厂烟气汞的排放及控制研究

随着环保意识的增强,燃煤电厂汞污染越来越受到人们的关注,对燃煤电厂烟气汞污染的控制也逐渐成为热点。介绍了燃煤电厂烟气中汞的排放形态及特性,分析了燃煤电厂烟气汞形态转化的影响因素,综述了有关燃煤电厂烟气中汞污染控制技术及研究进展,讨论了燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞技术,特别分析了利用现有烟气脱硫设备吸收法脱汞、吸附法脱汞、催化氧化脱汞的技术,并对燃煤电厂烟气脱汞技术的前景进行了展望,提出结合现有烟气净化设备同时脱汞的设想。     

催化氧化法烟气脱汞研究进展

烟气汞污染是被世界公认为继燃煤硫污染之后的又一大污染问题。催化氧化脱汞反应是元素汞转化的重要途径。综述了国内外催化氧化法烟气脱汞方法,着重讨论了选择性催化还原法(SCR)、光催化氧化法、膜催化氧化法和催化氧化法4种烟气脱汞技术,并对该领域今后的发展趋势进行展望。     

SCR催化剂对汞的催化氧化研究进展

文章综述了目前国内外选择性催化还原(SCR)催化剂催化氧化燃煤烟气中汞的研究现状。介绍了钒基、铜基、铁基、锰基、铈基以及贵金属SCR催化剂对汞的催化氧化性能;分别分析了烟气温度、烟气组分(Cl2、HCl、SO2、NH3等)、空速等因素对各催化剂汞氧化性能的影响;最后运用文献对比方法综合概括了燃煤烟气条件对汞氧化的影响,并结合我国燃煤电厂现状,对SCR催化脱汞技术的发展方向提出建议:利用SCR催化剂实现燃煤烟气中汞的氧化,结合现有污染物控制设备实现汞的脱除,是一种经济、高效的燃煤烟气脱汞技术;当前应深入研究SCR催化剂对汞的催化氧化机理,开发能够实现NOx与汞协同控制的,稳定、高效、普适性强的低温SCR催化剂。     

凹凸棒石(PG)负载V2O5催化剂脱除气态Hg0的研究

利用凹凸棒石(PG)负载V_2O_5制得V_2O_5/PG催化剂并将其用于脱除烟气中的Hg~0.在固定床反应器上研究了V_2O_5/PG催化剂脱除Hg~0的性能,考察了反应温度、汞浓度、空速、烟气成分等对V_2O_5/PG脱除Hg~0的影响,并利用傅里叶红外光谱、逐级化学提取和程序升温脱附实验分析了V_2O_5/PG上吸附Hg的形态.实验结果表明,V_2O_5/PG催化剂在120～210℃范围内、电厂烟气净化空速和所含汞浓度条件下具有良好的脱除Hg~0的能力.烟气成分对V_2O_5/PG脱除Hg~0的影响不同,O_2具有显著的促进作用,而SO_2和H_2O具有一定的抑制作用,NO和CO_2的作用不明显.O_2、SO_2和H_2O共同存在时,促进了Hg~0的脱除.傅里叶红外光谱、逐级化学提取和程序升温脱附实验的结果证实,V_2O_5/PG上吸附的汞存在不同形态,主要是Hg~(2+)的化合物,表明Hg~0在V_2O_5/PG上的脱除是吸附和催化氧化的共同作用,V_2O_5在V_2O_5/PG脱除Hg~0的过程中起到了关键作用.     

燃煤烟气中汞排放常见控制方法的分析研究

随着公众环保意识的增强,燃煤电厂烟气中汞污染越来越受到人们的关注和重视,燃烧烟气汞控制技术也逐渐成为当前研究热点.介绍了燃煤电厂烟气中汞的形态分布和特性,分析了国内研究现状,综述了燃烧前、燃烧中和燃烧后脱汞技术,重点讨论了燃烧后常用脱汞技术:活性炭吸附剂、钙基类吸附剂和选择性催化还原脱硝技术,同时展示了部分新型脱汞技术,并总结了三种方法的优缺点.对燃煤电厂脱汞技术进行展望,提出了先氧化再利用现有废气处理设施联合脱汞的设想.     

燃煤锅炉烟气汞污染控制技术浅析

燃煤锅炉烟气是最大的人为汞排放源。通过对燃煤锅炉烟气汞分布及脱汞技术的分析,提出利用现有的烟气污染控制设备以提高汞的脱除效率,走复合式污染控制之路是目前我国经济技术上可行的选择。     

燃煤烟气汞排放控制技术研究进展

针对目前燃煤锅炉烟气中汞的排放状况以及存在形态,综述了燃煤电站烟气中汞污染控制技术的研究进展。首先介绍了常规烟气污染控制装置对燃煤烟气中汞的脱除能力,然后探讨了吸附法以及化学氧化法对汞的脱除效果;最后,结合我国经济发展实际状况,对燃煤汞排放控制技术发展方向提出建议。     

燃煤机组超低排放改造对汞的脱除效果研究

燃煤烟气中汞污染的控制是目前重要的环保课题之一,燃煤电厂利用现有的脱硝、脱硫、除尘设备去除汞,文章分析燃煤电厂烟气净化设备超低排放改造后汞的排放水平,说明现有废气处理设施超低排放改造,既能有效降低烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度,也有利于汞的去除,燃煤机组超低排放改造后汞的排放浓度远低于现行0.03 mg/m3的限值;通过分析燃煤电厂现有烟气净化设备对汞的协同去除效果和脱除汞的原理,提出了未来燃煤烟气汞污染控制措施的建议.     

Mo-Mn/TiO2催化剂的协同脱硝脱汞特性

采用浸渍法制备Mo-Mn/TiO₂催化剂,研究了反应温度、HCl和SO₂对其模拟烟气协同脱硝脱汞活性的影响.研究表明,过高的反应温度不利于汞的脱除过程,过低的温度则抑制脱硝反应的顺利进行,但在200℃时可兼具最优的脱硝和脱汞效率;HCl的加入促进汞的高效氧化,却明显降低催化剂对NO的转化;而烟气中SO₂的存在对催化剂的脱硝和脱汞过程均起到抑制作用.利用XRD、H₂-TPR和XPS等表征手段对硫中毒反应前后的催化剂进行了研究.结果表明,硫酸盐在催化剂表面的不断沉积和活性组分Mn⁴⁺及化学吸附氧O_α的消耗乃是致使催化剂失活的主要原因;另外,SO₂与NH₃和Hg⁰对催化剂表面活性位点的竞争吸附,也严重抑制催化剂的脱硝和脱汞反应.Mo-Mn/TiO₂的脱硝过程是通过Mn价态之间的相互转化来完成的,其中元素Mo和O₂是其转化得以实现的助剂;Mo-Mn/TiO₂对汞的脱除以催化氧化为主,金属氧化物中的晶格氧将Hg⁰转化为HgO而被脱除.     

燃煤烟气脱汞处理技术

论述了燃煤烟气中汞的来源、存在形态、危害和脱除效率,综述了除尘装置、选择性催化还原(SCR)脱硝装置、脱硫装置对脱汞效率的作用,固体氧化物催化剂、卤素添加剂对单质汞的催化氧化的影响,探讨了单质汞催化氧化剂类型和脱硫中汞被还原的技术研究难点。燃煤电厂的监测数据表明脱汞中的重点问题有:如何提高SCR催化剂催化氧化单质汞的氧化效率,如何改进催化剂的抗硫性及稳定性,设备防腐蚀问题,如何改善湿法脱硫系统吸收效率以及吸收溶液中的汞沉淀分离技术:这些都是燃煤烟气汞污染控制技术的重点研究内容。     

Ce掺杂低钒V2O5-WO3/TiO2催化剂脱除烟气元素汞的研究

制备了Ce掺杂的低矾V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂,在模拟燃煤烟气条件下开展Hg⁰的脱除实验.结果表明该催化剂具有很好的Hg⁰脱除能力,在200～500℃的温度范围内能脱除烟气中95%的Hg⁰.催化剂表征结果表明,比表面积、 孔容和孔径与汞脱除能力没有显著相关性.XPS的结果表明,催化剂表面的Ce是以Ce⁴⁺的形式存在,有利于Hg⁰的脱除反应.抗硫抗水实验表明,H₂O会轻微抑制Hg⁰的脱除反应,主要原因是H₂O和Hg⁰在样品表面的竞争吸附;SO₂会促进Hg⁰的脱除反应,原因是SO₂能增加样品表面的酸吸附位且增加表面Hg⁰的吸附量.     

Catalytic oxidation of gas-phase elemental mercury by nano-Fe2O3

Heterogeneous oxidation of gas-phase Hg0 by nano-Fe2O3 was investigated on a fixed bed reactor, and the e ects of oxygen concentration, bed temperature, water vapour concentration and particle size have been discussed. The results showed that Hg0 could be oxidized by active oxygen atom on the surface of nano-Fe2O3 as well as lattice oxygen in nano-Fe2O3. Among the factors that a ect Hg0 oxidation by nano-Fe2O3, bed temperature plays an important role. More than 40% of total mercury was oxidized at 300°C, however, the test temperature at 400°C could cause sintering of nano-catalyst, which led to a lower e ciency of Hg0 oxidation. The increase of oxygen concentration could promote mercury oxidation and led to higher Hg0 oxidation e ciency. No obvious mercury oxidation was detected in the pure N2 atmosphere, which indicates that oxygen is required in the gas stream for mercury oxidation. The presence of water vapour showed di erent e ects on mercury oxidation depending on its concentration. The lower content of water vapour could promote mercury oxidation, while the higher content of water vapour inhibits mercury oxidation.     

燃煤烟气中零价汞控制技术研究进展

我国燃煤过程中汞的排放越来越引起国际社会的广泛关注。燃煤烟气中排放汞的形态主要以零价汞为主,将气态零价汞转化为易于脱除的二价汞是控制零价汞排放的有效途径。为此,文章对燃煤烟气中零价汞的转化机理以及控制技术现状进行了概括和总结,对不同零价汞控制技术的特点进行比较分析,并初步探讨了其发展趋势。结论得出应充分利用现有的烟气净化设备,经济有效地发挥其在烟气除汞方面的作用。     

过渡金属元素掺杂改性SCR对零价汞的催化氧化性能

为提高商用SCR催化剂对Hg0(零价汞)的催化氧化活性,研究了过渡金属对其进行掺杂改性的方法,并利用固定床反应平台考察了不同试验条件下改性催化剂对Hg0的氧化效率. 结果表明:Y、Zn、Ni和Zr等过渡金属的掺杂可明显抑制SCR催化剂的催化活性,而Fe、Cu掺杂改性SCR催化剂对Hg0的催化氧化性能有显著提升. 在反应温度为350 ℃、空速比为370 000 h-1、φ(HCl)为1×10-5的条件下,Fe、Cu掺杂改性的SCR催化剂对Hg0的氧化效率均能达到90%以上,并且Fe掺杂改性后的SCR催化剂的脱硝性能也未受到明显影响. 借助XRD和XPS等表征手段,对反应前后Fe掺杂改性SCR催化剂进行了研究,表明Fe改性SCR催化剂遵循Mars-Maessen和Langmuir-Hinshelwood机制,可明显提高对Hg0的催化氧化效率,因此,应用前景较好.      

添加CaCl2对烟气净化装置联合脱汞的规律分析

煤炭燃烧向大气中排放了大量汞。为了探究经济有效的汞排放控制方法,在管式炉中进行了CaCl₂晶体的水解实验,CaCl₂在一定温度和气氛下会水解产生HCl,HCl有利于烟气中Hg0的氧化。且随着反应温度的增加,水解率呈上升趋势。在流化床炉中进行了CaCl₂溶液蒸发协同脱汞实验。CaCl₂溶液喷洒在燃煤中可显著提高SCR脱销装置对Hg0的氧化率;煤中喷洒CaCl₂溶液可提高烟气中Hg2+的浓度和占比,从而提高湿法烟气脱硫装置（WFGD）对气态Hg的脱除效果。相比于喷洒在原煤中,将CaCl₂溶液喷洒在布袋除尘器（FF）前的蒸发干燥塔中,可显著提高FF脱除Hg的效果。整体上看,当温度越高,氯添加比越高时,烟气净化装置协同脱汞的效率也越高。     

酸-碘改性壳聚糖-膨润土脱除单质汞特性及机理分析

为探明烟气中酸性气体(SO2,NO,HCl)和H2O对酸-碘改性壳聚糖-膨润土吸附剂脱除单质汞(Hg0)的影响和脱除机理,在小型固定床试验台架上开展了Hg0脱除的实验研究.结果表明:由于SO2与Hg0在吸附剂表面活性位上存在竞争吸附,SO2抑制吸附剂对Hg0的脱除.H2O和较高浓度(1000μg/m3)的NO对脱汞具有明显地促进作用.由于低温下HCl与Hg0较高的反应能垒,HCl对脱汞没有影响.与单一烟气成分影响相比,在SO2、NO、HCl和H2O的联合作用下,吸附剂的长时间脱汞性能得到大幅提高.机理分析表明壳聚糖首先被酸中的H+质子化,之后再吸附酸与KI反应生成的I2,进而有效地吸附Hg0.量子化学计算表明壳聚糖在酸性条件下对I2具有良好的吸附特性,改性壳聚糖吸附剂对Hg0具有较好的吸附能力,其吸附能约为127kJ/mol.     

MnOx/HZSM-5去除烟气中元素态汞的实验研究

采用浸渍法制备了一系列的MnOx/HZSM-5,在实验烟气中研究了MnOx/HZSM-5对Hg0的去除行为,并运用比表面(BET)和X-射线衍射(XRD)技术对其进行了表征.结果表明,在6%O2条件下HZSM-5本身具有良好的去除Hg0的性能,改性后的分子筛对Hg0吸附和氧化的能力得到改善,且MnOx负载量在10%时效果最佳;适当升高反应温度能增强脱汞效率,300℃为最佳反应温度;烟气中O2能促进汞的氧化,而NO和SO2与汞竞争MnOx/HZSM-5上的活性位,对Hg0的氧化有一定的抑制作用.此外,研究还发现,在MnOx/HZSM-5吸附剂上Hg0主要是经氧化形成HgO,其脱汞机理在一定程度上符合Mars-Maessen机理.     

贵阳市小型燃煤锅炉烟气中汞的形态及释放

选择贵阳市某厂的1台安装有湿法脱硫除尘的燃煤锅炉,研究湿法脱硫除尘前后燃煤烟气中颗粒态汞(Hgp)、氧化态汞(Hg2+)、原子态汞(Hg0)以及总汞(Hgt)的含量和形态分布。结果显示,湿法脱硫除尘后的颗粒态汞、氧化态汞、原子态汞分别约占总汞的10 4%,6 0%,83 6%。湿法脱硫除尘器对氧化态汞与颗粒态汞有很好的去除效率(分别为87 9%,76 1%),而对原子态汞的去除效率较差(为30 4%)。由于对该锅炉的年燃煤量统计有一定的误差以及烟气采样分析方法本身存在的误差,该锅炉输出的总汞略大于输入的总汞,质量平衡结果为:输出输入=103 6%～107 4%。煤经过燃烧后,总汞的释放因子为:41 7%残留在底灰中,65 7%进入烟气中,其中经过湿法脱硫除尘器的净化,26 7%的汞随除尘废水排放到水环境中,7 8%存在于经过除尘后的渣中,25 05%随清洁烟气释放到大气中。