贵阳市燃煤烟气中汞在大气中传输的数值模拟

利用中尺度非静力大气化学模式(MESO-NHC),以及目前大气中臭氧(O₃)和氢氧基(OH)对汞氧化的研究成果,研究贵阳市原煤燃烧产生的大气汞传输,以及φ(大气汞)对Hg0的干沉积速率,OH与元素汞(Hg0)的反应率常数的敏感性. 结果表明:①模拟区内实际大气中φ(Hg0)为局地人为排放源和自然排放源共同作用的结果,二者所占比例大致相当. ②由于化学和沉积特性不同,φ(Hg0),φ〔Hg(Ⅱ)〕和φ(HgP)随着与排放源距离增加而衰减的程度存在差异,排放源对附近地区φ(大气汞)及各种形态汞所占比例影响较大;在远离排放源的地方,大气中的Hg(Ⅱ)和HgP主要来自于Hg0不断的氧化作用. ③φ(大气汞)表现出2种不同的垂直分布特征,在一定高度以下φ(Hg0)随高度线性递减,而在该高度之上直到对流层顶φ(Hg0)几乎保持同样的数值;φ〔Hg(Ⅱ)〕和φ(HgP)随高度的变化遵循指数递减规律. φ(Hg0)随高度和与排放源距离增加而衰减的程度不及φ〔Hg(Ⅱ)〕和φ(HgP),主要是由于Hg0通过化学反应和沉积而离开大气的量少,能较充分通过平流扩散和垂直输送作用输送到离排放源较远和较高的地方. ④排放源附近φ(大气汞)较高的地方φ(大气汞)对Hg0的干沉积速率敏感性较高,而φ(大气汞)较低的地方其敏感性较低. ⑤φ(大气汞)对Hg0被OH氧化的反应率常数(k)的变化普遍很敏感,在较大的反应率常数kHg-OH3.55×10-14×e294/T情况下,Hg0所占比例偏低,而Hg(Ⅱ)和HgP所占比例偏高,与监测结果偏差较大;在kHg-OH2.94×10-14情况下模拟结果更为合理.      

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。      

壳聚糖吸附剂脱除燃煤模拟烟气中汞的试验研究

采用在线检测法检测了纯氮气气氛下及模拟烟气气氛下高分子化合物壳聚糖吸附剂对单质汞的吸附特性,结果表明,温度升高有利于脱汞反应的进行,纯氮气氛下脱除汞单质效率不高,60℃时为28.85%, 120℃时升为38.46%;氮氧化物、硫氧化物对汞的脱除有一定的促进作用,在模拟烟气气氛下120℃时吸附剂出口平衡吸附率为48.05%,平均吸附率约68%.红外光谱分析揭示了壳聚糖吸附剂吸附烟气中汞的机理为2个游离氨基与2个羟基鳌合1个汞原子或汞离子.     

燃煤烟气中单质汞的净化脱除

总结了燃煤烟气中汞污染控制的技术原理、技术特点、研究现状及进展情况,对比了烟气中较难脱除的单质汞(Hg0)污染控制技术的优缺点,概述了烟气中单质汞脱除方法,展望了蛭石黏土类矿物对燃煤烟气中汞的吸附脱除方面的应用潜力,提出了对燃煤烟气中单质汞吸附净化的研究思路.     

沿海城市大气汞的数值模拟研究

通过建立箱式模型对大气汞浓度进行模拟,对气象因子(如温度、相对湿度、压强)和化学因子(如某些氧化剂)进行敏感性测试,研究它们对大气汞浓度变化的定性和定量影响,并计算大气元素态汞的转换率。结果表明,大气元素汞浓度随着温度和相对湿度的增加而增加,季节变化会对模拟结果产生较大影响,而压强及氧化剂对模拟结果影响并不显著。此外,采用三维CMAQ-Hg模型对典型沿海城市大气汞的空间分布特征进行模拟,发现元素态汞是大气汞中的主要存在形态,并且春季大气元素态汞的模拟浓度要低于秋季,主要是因为温度、相对湿度、季节的影响,进一步验证了箱式模型的结果。     

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。     

美国燃煤电厂锅炉烟气中汞的研究进展

介绍美国燃煤电厂锅炉烟气中汞的一些研究进展，包括燃烧过程中汞的化学行为，汞的监测，汞的控制技术措施，燃煤残渣中的汞及今后可研究的一些课题。     

新疆原煤中汞含量分布及燃煤大气汞排放量估算

通过对新疆不同地区45个煤矿进行采样,分析新疆煤炭汞含量的空间分布特征,同时对燃煤大气汞释放量进行估算,确定新疆煤炭消费对大气汞排放的贡献。结果表明新疆原煤中汞含量处于较低水平,平均含量为5.43×10-2 mg/kg,远小于我国其他地区,新疆原煤汞含量空间分布具有明显的地域差异性,最高点位于奇台地区,原煤汞含量为17.05×10-2mg/kg,最低点位于塔城地区,原煤汞含量为2.03×10-2 mg/kg,总体呈北疆地区高南疆地区低的特点。初步估算显示,2008年新疆各行业燃煤大气汞排放总量为2039.02kg,其中民用燃煤汞排放量约占5.13%,远小于14%～15%的全国平均值,在全国处于较低水平。     

燃煤烟气喷射废水协同氧化元素汞试验研究

在热态燃煤试验炉上,利用OHM法、氢化物发生-电感耦合等离子体原子发射光谱(HG-ICP-AES)法,研究了原煤燃烧气态单质Hg(Hg0)、气态二价Hg(Hg2+)及颗粒态Hg(Hgp)分布特性,废水中Cl与Na浓度、烟气中SO2与NO对Hg0的氧化影响。结果表明,试验燃煤F、Cl浓度低,1#和2#燃煤烟气中Hg0占输入总Hg(HgT)比例分别为68.3%和80.6%,而Hg2+比例仅占22.2%和13.1%;在烟气中喷射丙烯酸钠和萘磺酸钠废水的液气比为0.028 Lm3时,1#和2#燃煤烟气Hg2+所占比例分别达到80%和75%以上,而HgP的比例变化不显著;当喷射废水液气比为0.028 Lm3时,1#和2#燃煤烟气的SO2浓度下降11.4%~15.7%和12.2%~17.7%,促进了Cl对Hg0的氧化;而NO对Hg0的氧化不显著。     

基于高架点源大气中汞演变规律数值模拟研究

在分析大气中汞来源的基础上,根据前人研究成果建立了大气中汞的累积量模型,对大气中汞的累积量进行预测。通过合理化简修正高架源扩散模型,采用控制变量法研究了风速、有效源高度、大气稳定度和湿度对Hg扩散的影响,并比较大气稳定度对市区和平原郊区的影响差异。此外,综合分析了上述4个因素对汞在大气中扩散的总体影响。研究结果表明:大气中Hg的扩散是随着有效源的距离增长而逐渐降低;有效源高度不同,其浓度最大值所在的位置就不同,高度越小,其扩散程度越剧烈;湿度越大,Hg的浓度随之增大;大气越稳定,Hg的扩散越稳定,但大气稳定度对市区和平原郊区的影响差异不大,且风速不影响其最大浓度值的所在位置;综合考虑影响大气汞扩散的因素时,风速和有效源高度对大气Hg扩散起协同促进作用;湿度则起抑制作用;大气稳定度与其它几个因素间几乎无影响。     

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。     

混合型氧化钙对燃煤烟气中汞吸附研究

通过在氧化钙中加入氧化性物质三氯化铁,制成混合型吸附剂在固定床中分别在20℃,80℃,140℃的实验条件下,进行吸附反应。实验结果为单纯的氧化钙吸附剂在20℃,80℃,140℃下对汞蒸汽的穿透率分别为80%,85%,90%,穿透平衡时间在25分钟左右,随着温度的升高穿透率越高吸附效率越低,温度升高不利于吸附反应,而混合型吸附剂中含三氯化铁为5%的吸附剂,在20℃,80℃,140℃下,对汞蒸汽的平衡穿透率分别60%,40%,30%,吸附效率比单独的氧化钙吸附剂有大幅度提高,除了进行物理吸附还发生了化学吸附,温度的升高有利于吸附反应的进行,平衡穿透时间提高到50分钟左右。     

基于CFD方法的燃煤电厂烟气排放数值模拟

为研究燃煤电厂的烟气扩散,采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法对燃煤电厂烟气排放中污染物（包含气态污染物和固态颗粒物）的扩散形态进行模拟.燃煤电厂的排烟方式主要有烟塔合一和烟囱两种,根据几何参数建立烟塔合一及烟囱的数值模型,采用纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations,N-S equations）求解流场及气态污染物浓度场,采用离散相模型（Discrete Phase Model,DPM）计算固态颗粒污染物运动轨迹.结果表明:对于气态污染物,由于冷却塔下游漩涡的卷吸作用,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度和超标范围随环境风速的增加逐渐增大,不利于烟气扩散.但随着环境风速的增加,空气的对流作用逐渐增强,从而加速了烟气的扩散.在漩涡和环境风的综合作用下,烟气的最大浓度和超标范围在环境风速为6 m/s时达到最大值,随后随着环境风速增加而减小.采用烟囱排放的烟气由于漩涡作用很小,因此其最大浓度及超标范围随风速的增加呈递减趋势.得益于烟气在冷却塔内的预扩散,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度比采用烟囱排放的烟气最大浓度低将近1个数量级,但这种优势会随着环境风速的增加而减小.对于固态污染物,冷却塔后方的漩涡会加速颗粒物的扩散,因此采用烟塔合一排放的颗粒物的扩散状态远优于采用烟囱排放的颗粒物的扩散状态.      

燃煤电厂排放烟气与大气中BaP的污染

本文通过对山西大同、神头、平定、漳泽地区大气中苯并(a)茈(以下称BaP)浓度的监测和全省十多个燃煤电厂烟道排放粉尘中BaP的检测,阐明燃煤电厂排放烟气与大气中BaP污染的关系。     

燃煤烟气安大略汞测试方法的实验研究

以我国三家典型电厂的SCR前、除尘前、脱硫前和脱硫后燃煤烟气为例,考察了分析仪器、采样时间、吸收液量和消解方式对安大略方法(Ontario-Hydro法)测试结果的影响。结果表明:CVAAS﹑HG-ICP-AES﹑ICP-MS、和MP-AES都可用于Ontario-Hydro法采集的燃煤烟气样品的汞浓度分析;当烟气中汞浓度较高(大于10μg/m3时),烟气采样时间可以缩短为1 h;200 mL的KMnO4-H2SO4吸收液能确保烟气中汞的监测精度;H2O2-HNO3吸收液和KMnO4-H2SO4吸收液样品采用标准消解和简化消解法所得分析测试结果偏差<10%,表明烟气H2O2-HNO3和KMnO4-H2SO4吸收液样品可采用简化消解方式进行样品消解。     

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.     

通风管道内负离子传输的数值模拟及试验验证

为能有效去除通风管道系统内颗粒及气溶胶微生物,解决通风空调系统因长期使用而缺少维护和清洁,造成气溶胶微生物在系统里滋生进而形成对人体有害的生物气溶胶病原体细菌等问题,采用欧拉方法建立模拟通风管道内负离子输运过程及分布的数值模型.通过数值模拟和试验测量VI-2500型负离子发生器安装在0.2 m×0.2 m通风管道内送风速度为3～6 m/s时的负离子浓度,验证数值模型的准确性并分析负离子在通风管道内的分布规律.结果表明,负离子的模拟预测值与试验测量值误差很小.送风速度为3 m/s时,风管内负离子浓度的最低值和平均值分别为9.15×109和2.39×109 ions/m3,送风速度为6 m/s时,相应为2.37×1010和6.83×109 ions/m3.通风管道内负离子浓度随送风速度的增加而升高,送风速度一定时,通风管道内负离子浓度沿风速方向逐渐降低.当送风速度低至3 m/s时,风管内负离子浓度最低或平均值仍然可以达到有效净化细菌的负离子浓度最低数量级的推荐值(108～1010 ions/m3).研究显示,负离子数值模型能准确预测VI-2500型负离子发生器在0.2 m×0.2 m风管中产生的负离子浓度,并且发生器产生的负离子浓度能满足4.5 m长风管的净化要求.      

35 t/h燃煤锅炉烟气喷淋降温的数值模拟

喷淋降温是控制燃煤锅炉烟气温度的有效工艺,该研究针对某热电厂的35 t/h燃煤锅炉进行了喷淋降温的建模和模拟计算。首先针对2种自主产权的喷枪、喷枪的分布方式和喷枪的分布位置进行比较研究,研究发现单孔喷枪在Z=3 m处进行分散式分布最为合理。在确定喷淋降温基本参数的基础上,考察了喷淋液滴直径、喷枪用水温度、喷枪水流量对喷淋降温的影响。研究发现喷枪用水温度对喷淋降温影响不大,但喷淋液滴直径和喷枪水流量对喷淋降温则有较大影响。当液滴直径从0.08 mm增加到0.42 mm,进出口烟气的温差从35.55℃下降到20.44℃。当喷枪流量从0.02 kg/s增加到0.07 kg/s,进出口烟气的温差从12.55℃上升到37.82℃。     

碳汞比对燃煤烟气中Hg脱除影响的实验研究

利用吸附反应器和袋式除尘器联合脱汞系统,研究了活性炭喷射对模拟烟气中元素汞的脱除影响。实验表明,吸附反应器对元素汞的脱除起主要作用,并且脱汞效率随碳汞比的增加而提高;碳汞比的变化对除尘器的脱汞效率影响不大。在碳汞比为4 000、6 000、8 000下,系统的脱汞效率分别为39.9%、42.5%、47.3%。实验同时探讨了除尘器滤袋上粉尘层的存在对脱汞效率的影响,结果表明:在表面过滤速度为0.98 m/min的实验条件下,在碳汞比为4 000、6 000、8 000下,粉尘层的脱汞效率分别为:3.65%、3.20%、3.66%。     

SO2对模拟燃煤烟气中汞形态分布影响的实验研究

采用OntarioHydro方法作为检测方法 ,在小型模拟燃煤烟气Hg形态转化实验台上研究了烟气中SO2 浓度、HCl浓度、O2 浓度变化对燃煤烟气中Hg形态分布的影响 .结果表明 :在CO2 O2 N2 的烟气体系中 ,加入SO2 后 ,Hg的转化率略有增加 ,随反应温度升高Hg的转化率逐渐降低 ,较高的O2 浓度可以促进Hg的氧化 .加入HCl后 ,随反应温度的升高Hg的转化率升高 ,SO2 的存在会降低Hg的转化率 ,HCl的浓度越大 ,转化率越大 ,较高的O2 浓度也可以促进Hg的氧化 .