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【6h】

卤素添加对燃煤烟气汞形态转化的影响

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目录

摘要

1 引言

1.1 课题研究背景及意义

1.1.1 汞的性质、危害及来源

1.1.2 中国燃煤汞排放现状

1.1.3 燃煤汞排放控制的相关政策

1.1.4 燃煤烟气汞排放的控制措施

1.2 国内外研究现状

1.2.1 燃煤过程中汞的形态转化及影响因素

1.2.2 氯对汞形态转化的影响

1.2.3 溴对汞形态转化的影响

1.3 研究内容与技术路线

2 实验装置与测试方法

2.1 实验装置

2.2 实验设计

2.3 样品的制备

2.3.1 煤样的选取

2.3.2 煤样的配制

2.4 实验方法

2.4.1 实验步骤

2.4.2 数据分析方法

2.5 汞的质量控制

2.6 本章小结

3 氯添加对燃煤烟气汞形态转化的影响

3.1 固体氯化物添加对汞形态转化的影响

3.1.1 煤炭浸渍NaCl

3.1.2 煤炭浸渍CaCl2

3.1.3 煤炭浸渍氯化物的对比分析

3.2 HCl气体对汞形态转化的影响

3.2.1 炉前添加HCl气体

3.2.2 炉后添加HCl气体

3.2.3 添加HCl气体的对比分析

3.3 氯化物对汞形态转化的综合分析

3.3.1 煤炭浸渍氯化物与添加HCl气体的对比

3.3.2 氯对不同煤质汞形态转化的影响

3.4 本章小结

4 溴添加对燃煤烟气汞形态转化的影响

4.1 固体溴化物添加对汞形态转化的影响

4.1.1 煤炭浸渍NaBr

4.1.2 煤炭浸渍CaBr2

4.1.3 煤炭浸渍溴化物的对比分析

4.2 HBr气体对汞形态的影响

4.2.1 炉前添加HBr气体

4.2.2 炉后添加HBr气体

4.2.3 添加HBr气体的对比分析

4.3 溴化物对汞形态转化的综合分析

4.3.1 煤炭浸渍溴化物与添加HBr气体的对比

4.3.2 溴对不同煤质汞形态转化的影响

4.4 本章小结

5 卤素添加对燃煤烟气汞形态转化影响的综合分析

5.1 煤中浸渍卤化物对汞形态转化的分析

5.2 卤素添加对不同煤质的汞形态转化分析

5.3 卤素添加技术在燃煤电厂烟气脱汞中的应用

5.4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的学术成果

声明

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摘要

我国是全球人为源大气汞排放量最大的国家,燃煤烟气中的汞排放是我国大气汞排放的主要来源之一。燃煤烟气中的汞主要以氧化态汞(Hg2+)、颗粒态汞(Hgp)和单质汞(Hg0)三种形态存在。其中Hg2+和Hgp易被静电除尘器和布袋除尘器脱除,而Hg0具有易挥发性和难溶性,很难被现有污染控制设备脱除,是燃煤烟气脱汞的难点。研究表明:借助适当的氧化剂或催化剂将烟气中的Hg0转化为Hg2+,并充分利用下游的除尘设备和脱硫脱硝装置进行协同脱汞将是我国湿法脱硫设备应用条件下最为经济有效的燃煤汞控制技术。
  本文针对我国的典型煤种,利用一维管式沉降炉连续给料燃烧实验装置,以汞的氧化率作为评价指标,开展卤素添加对燃煤烟气汞形态转化影响的研究。首先校验了实测汞的质量平衡,确定了煤样无卤素添加时汞的氧化率。在此基础上,进行了添加氯、溴对汞形态转化影响的实验,考察了添加剂种类、添加浓度、添加方式及煤质等因素对燃煤烟气汞形态转化的影响。
  研究结果表明:(1)在一定浓度范围内,提高原煤或燃煤烟气的卤素(Cl、Br)含量,能显著提高Hg2+的比例。当卤素含量超过一定范围,汞的氧化率增加缓慢或出现抑制。(2)添加剂的种类及添加方式对不同煤质的汞形态转化的影响是不同的。添加同浓度的氯,褐煤烟气中Hg0的氧化效果依次为:HCl炉后<HCl炉前<CaCl2<NaCl,亚烟煤烟气中Hg0的氧化效果依次为:HCl炉后<HCl炉前<NaCl<CaCl2;添加同浓度的溴,褐煤和亚烟煤的Hg0氧化效果依次为:HBr炉后<HBr炉前<CaBr2<NaBr。(3)卤素(Cl、Br)添加在褐煤、亚烟煤中,煤中浸渍卤素得到的汞氧化率高于气体添加得到的汞氧化率,卤素对褐煤的汞氧化效果高于亚烟煤,溴对汞的氧化效果高于氯。(4)本文实验得出的最佳添加浓度及汞氧化率分别为:褐煤中添加200mg/kg溴化钠,汞的氧化率约72%;亚烟煤添加1000mg/kg溴化钠,汞的氧化率约83%。(5)提出了逐步建立卤素添加应用于实际电厂脱汞案例的数据库的思想,以期设计时以数据库内相似工况的实际案例为依据,以实验室获取的卤素添加的理论基础为指南,进行具体操作条件的优化,以确定燃煤电厂烟气汞排放的有效控制方案。

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