SCR催化劑和生物質灰吸附劑脫除燃煤煙氣氣態(tài)Hg0污染物效果研究.pdf

1、由于汞的生物毒性、持久性及生物累積性，燃煤煙氣中汞排放的控制引起了極大的關注。燃煤煙氣汞排放控制的關鍵是脫除氣態(tài)Hg0。隨著燃煤電廠逐步配備煙氣脫硫（ FG D）、選擇性催化還原（SCR）脫硝系統(tǒng)、布袋除塵系統(tǒng)（FF），利用 SCR催化劑促進Hg0高效氧化為 Hg2+，從而實現(xiàn)汞的高效脫除成為了一種極具競爭力的汞排放控制方法。另一種主要的商業(yè)應用脫汞技術是吸附劑噴射法。以上兩種應用于燃煤煙氣汞控制的方法中，材料（催化劑/吸附劑）都起著決

2、定性的作用。本文總結了國內外燃煤污染物汞的排放控制方法，著重敘述了燃燒后煙氣中的汞脫除方法；系統(tǒng)綜述了S CR催化劑和生物質灰吸附劑的來源、制備方法、脫汞影響因素?，F(xiàn)有的 Hg0脫除方式存在著材料成本高的限制，尋求新型的脫汞材料是一個研究熱點，本研究基于極具應用前景的 SC R催化劑和生物質灰吸附劑，探索性地研究燃煤煙氣氣態(tài) Hg0污染物的脫除效果及機理，主要成果如下：
　　在固定床燃煤煙氣汞脫除實驗臺上和模擬煙氣氣氛下研究了商業(yè)

3、 S CR催化劑對汞氧化和脫除性能，重點考察了反應溫度、反應時間、煙氣中其他氣體成分的影響。采用氮吸附儀分析、X-射線衍射物相分析、X-射線光電子能譜等分析測試手段對催化劑進行表征以考察其物理化學特性。結果表明商業(yè) SCR催化劑的 BET比表面積為44.7 m2/g，總孔容為0.182 cc/g，平均孔徑為16.3 nm。商業(yè)SCR催化劑的孔徑結構主要為介孔，孔徑分布在18nm處最為集中。催化劑中的TiO2晶體以銳鈦礦的形式存在，主要的

4、原子類型為C1s、O1s、Si2p3、Ti2p3、V2p3。在純N2氣氛下，在100℃下SCR催化劑達到75％的穿透率的穿透時間為65m in，在200℃下 S C R催化劑達到75%的穿透率的穿透時間為35m in。100℃下煙氣中 NO濃度由0上升至200 ppm的可使汞的氧化效率由40.46%增加至87%；在200℃下，煙氣中NO濃度由0上升至200 ppm的可使汞的氧化效率由34.07%增加至63.51%。在100℃的NO濃度為

5、300 ppm的煙氣氣氛下，HCl濃度由0增加至50 ppm時，汞的去除效率由83.22%下降為42.13%；在200℃的NO濃度為300 ppm的煙氣氣氛下，HCl濃度由0增加至50 ppm時，汞的去除效率由76.59%下降為32.01%。在100℃、NO濃度為300 ppm的煙氣氣氛下，SO2的濃度由0 ppm增加至400 p p m時，汞的去除率由83.22%降至為19.28%；在200℃、NO濃度為300 ppm的煙氣氣氛下，S

6、O2的濃度由0 ppm增加至400p p m，汞的去除率由76.59%降至2.75%。當煙氣中存在4%O2時， S CR催化劑的汞氧化效率可達95%以上，對幾種模擬真實煙氣條件下Hg0的脫除效率也均可達到95%以上。
　　在固定床燃煤煙氣汞脫除實驗臺上的模擬煙氣氣氛下研究了生物質灰類吸附劑對 Hg0的吸附性能，重點考察了反應溫度、反應時間、煙氣中其他氣體成分的影響。采用氮吸附儀分析、X-射線光電子能譜等分析測試手段對生物質灰吸附劑

7、進行表征以考察其物理化學特性。結果表明未經(jīng)改性的木灰和新灰具有較高的 BET比表面積，分別為121.4 m2/g和125.8 m2/g，溴化改性或硫浸漬改性后木灰的BET比表面積降低了，其中比表面積最小的是溴化木灰 BA10B，其比表面積為20.9m2/g。溴化新灰的平均孔徑為11.6nm，其他五種生物質灰的平均孔徑均小于6nm。六種生物質灰均存在介孔結構，木灰及改性木灰中的介孔是一些類似由層狀結構產(chǎn)生的狹縫孔，新灰及改性新灰中的介孔是

8、片狀粒子堆積形成的狹縫孔。生物質灰吸附劑中的主要原子類型為C1s、O1s、Ca2p3、Mg2p、Si2p3。100℃下，吸附開始約25m in之后，木灰和新灰的穿透率均達到80%。低溴硫浸漬木灰在吸附開始后10min時便達到85%穿透，隨后穿透率逐漸保持穩(wěn)定；溴化木灰在吸附開始后15min時達到75%穿透，隨
　　后穿透率逐漸保持穩(wěn)定；木灰在吸附25m in時達到80%穿透，隨后穿透率逐漸保持穩(wěn)定；硫浸漬木灰穿透率達到穩(wěn)定的時間最

9、長，在吸附100m in時達到97%穿透。在吸附開始30min后，新灰的穿透率為78%，溴化新灰的穿透率為68%。200℃下，開始吸附35min時，但達到穩(wěn)定時，新灰的穿透率80%低于木灰的穿透率93%。溴化木灰穿透率達到穩(wěn)定的時間為吸附開始后45min，穿透率為78%。低溴硫浸漬木灰的穿透率達到穩(wěn)定的時間為吸附開始后95min，此時穿透率為96%，硫浸漬木灰的穿透率達到穩(wěn)定的時間為吸附開始后105min，此時穿透率為89%。吸附開始4

10、0min后，但新灰達到穩(wěn)定時的穿透率為80%，而溴化新灰達到穩(wěn)定時穿透率為70%。在100℃下，木灰、溴化木灰、硫浸漬木灰、低溴硫浸漬木灰、新灰、溴化新灰的吸附容量依次為10.03μg/g、3.70μg/g、23.86μg/g、3.71μg/g、13.96μg/g、16.76μg/g；在200℃下，木灰、溴化木灰、硫浸漬木灰、低溴硫浸漬木灰、新灰、溴化新灰的吸附容量依次為8.44μg/g、28.02μg/g、19.93μg/g、24.1

11、0μg/g、18.80μg/g、26.76μg/g。HC l濃度從0 ppm增加至10 ppm，木灰、溴化木灰、硫浸漬木灰、低溴硫浸漬木灰、新灰、溴化新灰對 Hg0的吸附效率分別由41.3%、45.26%、49.22%、41.13%、25.98%、58.17%上升至58.34%、62.13%、61.96%、83.99%、80.37%、66.95%。煙氣中O2濃度由0增加至4%，同時 C O2濃度由0增加至12%，木灰、溴化木灰、硫浸漬木

12、灰、低溴硫浸漬木灰、新灰、溴化新灰對 Hg0的吸附效率分別由48.36%、44.57%、39.41%、41.13%、33.73%、43.37%變化至41.3%、45.26%、49.22%、41.13%、25.98%、58.17%。向煙氣中加入400 ppm SO2后，生物質灰吸附劑對 Hg0的吸附效率沒有明顯變化。向煙氣中加入300 p p mNO后，生物質灰木灰、溴化木灰、硫浸漬木灰、低溴硫浸漬木灰、新灰、溴化新灰的 Hg0吸附效率由