SCR催化劑和生物質(zhì)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(guān)注。燃煤煙氣汞排放控制的關(guān)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(jìn)Hg0高效氧化為 Hg2+，從而實(shí)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(yīng)用脫汞技術(shù)是吸附劑噴射法。以上兩種應(yīng)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(jié)了國內(nèi)外燃煤污染物汞的排放控制方法，著重?cái)⑹隽巳紵鬅煔庵械墓摮椒?；系統(tǒng)綜述了S CR催化劑和生物質(zhì)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(diǎn)，本研究基于極具應(yīng)用前景的 SC R催化劑和生物質(zhì)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(jī)理，主要成果如下：
　　在固定床燃煤煙氣汞脫除實(shí)驗(yàn)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(diǎn)考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)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(jìn)行表征以考察其物理化學(xué)特性。結(jié)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(jié)構(gòu)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(dá)到75％的穿透率的穿透時間為65m in，在200℃下 S C R催化劑達(dá)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(dāng)煙氣中存在4%O2時， S CR催化劑的汞氧化效率可達(dá)95%以上，對幾種模擬真實(shí)煙氣條件下Hg0的脫除效率也均可達(dá)到95%以上。
　　在固定床燃煤煙氣汞脫除實(shí)驗(yàn)臺上的模擬煙氣氣氛下研究了生物質(zhì)灰類吸附劑對 Hg0的吸附性能，重點(diǎn)考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)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(zhì)灰吸附劑

7、進(jìn)行表征以考察其物理化學(xué)特性。結(jié)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(zhì)灰的平均孔徑均小于6nm。六種生物質(zhì)灰均存在介孔結(jié)構(gòu)，木灰及改性木灰中的介孔是一些類似由層狀結(jié)構(gòu)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(zhì)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(dá)到80%。低溴硫浸漬木灰在吸附開始后10min時便達(dá)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(dá)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(dá)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(dá)到穩(wěn)定的時間最

9、長，在吸附100m in時達(dá)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(dá)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(dá)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(dá)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(dá)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(dá)到穩(wěn)定時的穿透率為80%，而溴化新灰達(dá)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(zhì)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(zhì)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