燃煤過(guò)程汞污染物的排放、遷移及吸附凈化的數(shù)值模擬.pdf

1、煤燃燒產(chǎn)生的汞排放是大氣汞污染最主要的來(lái)源，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成極大危害。燃煤過(guò)程中汞釋放形態(tài)及賦存方式的轉(zhuǎn)化研究對(duì)理解和控制汞污染顯得尤為重要。但近年來(lái)相關(guān)研究局限于化學(xué)動(dòng)力學(xué)、簡(jiǎn)單的燃燒模擬及少量的實(shí)際電站測(cè)量工作，將污染物生成及轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理與實(shí)際鍋爐燃燒過(guò)程相結(jié)合的研究鮮見(jiàn)報(bào)道?；钚越刮椒ㄊ且环N先進(jìn)的干法煙氣凈化技術(shù)，國(guó)內(nèi)外在煙氣脫硫工藝上的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，但關(guān)于活性焦吸附脫除重金屬汞的系統(tǒng)化機(jī)理研究還比較缺乏。
　

2、　本文的主要研究工作包括以下內(nèi)容：
　　論文以410t/h全尺寸煤粉鍋爐作為研究對(duì)象，通過(guò)化學(xué)熱力學(xué)平衡、化學(xué)動(dòng)力學(xué)分析，考察在不同鍋爐運(yùn)行參數(shù)和復(fù)雜煙氣組分影響下，燃煤汞釋放及形態(tài)轉(zhuǎn)化的規(guī)律，獲得了單質(zhì)汞和氧化態(tài)汞在實(shí)際三維爐膛及煙道內(nèi)的濃度分布。結(jié)果表明：采用渦耗散概念模型能夠更好地預(yù)測(cè)鍋爐內(nèi)單質(zhì)汞及氧化態(tài)汞的分布規(guī)律；在燃煤煙氣溫度高于1000 K時(shí)，單質(zhì)汞是主要賦存形式；汞的氧化反應(yīng)主要發(fā)生在溫度范圍約為500-900 K

3、的下行對(duì)流煙道區(qū)域內(nèi)，HCl和HOCl是影響單質(zhì)汞氧化的關(guān)鍵組分，Cl、Cl2均與汞發(fā)生氧化反應(yīng)，且Cl2是產(chǎn)生HgCl2的重要組分。HgCl2濃度隨溫度下降均呈迅速上升趨勢(shì)。氯化物形態(tài)的汞化合物含量約為92.36％，HgO含量7.64％。
　　在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的固態(tài)吸附劑汞吸附效能測(cè)定系統(tǒng)上開(kāi)展了活性焦吸附單質(zhì)汞的實(shí)驗(yàn)研究，獲得了復(fù)雜炯?xì)鈼l件對(duì)活性焦吸附劑脫汞特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明：在CO2/N2/O2/SO2/Hg0煙氣體系中，

4、SO2的存在對(duì)系統(tǒng)吸附單質(zhì)汞的能力有明顯的抑制作用；CO2/N2/O2/NO/Hg0煙氣體系中，較低濃度的NO對(duì)單質(zhì)汞的脫除有抑制作用，而高濃度值的NO抑制作用減弱；CO2/N2/O2/NO/SO2/Hg0體系下，提高NO濃度對(duì)單質(zhì)汞脫除有一定的促進(jìn)作用，而提高SO2濃度初期促進(jìn)汞的脫除，后期則表現(xiàn)為抑制作用。
　　對(duì)活性焦的汞吸附過(guò)程開(kāi)展了動(dòng)力學(xué)特性研究，結(jié)果表明：在CO2/N2/O2/NO/Hg0體系中，針對(duì)不同煙氣初始Hg0

5、濃度的汞脫除效率曲線相似，脫除效率隨初始Hg0濃度增大而增加；汞的吸附全過(guò)程遵循準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，該吸附過(guò)程以化學(xué)吸附為主。在CO2/N2/O2/NO/Hg0體系和CO2/N2/O2/SO2/Hg0體系中，在反應(yīng)溫度升高的過(guò)程中發(fā)生了化學(xué)吸附或者化學(xué)反應(yīng)，423 K可作為以上兩個(gè)體系活性焦的最佳脫汞溫度。利用Bangham方程對(duì)CO2/N2/O2/NO/Hg0體系中活性焦脫除單質(zhì)汞的吸附情況進(jìn)行了準(zhǔn)確描述，獲得了不同溫度下活性焦脫除汞的