燃煤電廠煙氣汞及典型重金屬排放和脫除機(jī)理研究

煤燃燒是汞及典型有毒重金屬的主要排放源之一，這些典型的重金屬具有極強(qiáng)的神經(jīng)毒性，對人類健康造成了極大危害，對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了重大影響。本項目基于燃煤煙氣汞及重金屬的生成與排放特點，重點做了以下研究工作： 通過低溫等離子技術(shù)對碳基吸附劑進(jìn)行修飾改性，在活性炭表面修飾特定的含氧官能團(tuán)以及含氯官能團(tuán)等，提高碳基吸附劑的活性、穩(wěn)定性，從而降低活性炭吸附劑使用的成本；通過淀粉和鹵素對礦物質(zhì)吸附劑進(jìn)行改性，提升了傳統(tǒng)鹵素改性礦物吸附劑的活性與穩(wěn)定性，增強(qiáng)了單質(zhì)汞的吸附與氧化；同樣制備了溴化生物質(zhì)灰等，得到高效經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化氧化吸附劑，并對其浸出特性進(jìn)行了研究。 對商用SCR催化劑（V2O5基）協(xié)同脫汞過程進(jìn)行了研究，重點研究了MoO3作為助劑的SCR催化劑的脫汞活性以及Mo在其中所起到的作用；另外，利用新方法對失活的SCR催化劑進(jìn)行再生，并探究了再生催化劑的脫汞機(jī)理。 針對現(xiàn)有的釩基商業(yè)SCR催化劑的弊端提出了發(fā)展低溫SCR催化劑的思路，制備了不同的含錳低溫SCR催化劑，包括錳基鈣鈦礦型催化劑、錳摻雜鈰鋯固溶體催化劑、碳納米管負(fù)載的錳鉬催化劑等，探究了其活性與機(jī)理。另外針對性的設(shè)計了釩-鐵-銀-沸石催化吸附劑，該吸附劑在低溫下性能較好，且可以實現(xiàn)NO和Hg0的協(xié)同脫除，并可以回收。 燃煤煙氣組分是影響催化劑協(xié)同增強(qiáng)Hg氧化和NO還原的重要影響因素，重點研究了酸性氣體如HCl、SO2、NO等的作用，并探究了其影響機(jī)理。除此之外研究了水蒸氣、以及脫硝還原劑NH3的影響機(jī)理。 最后通過研究了富氧燃燒條件下，對有毒重金屬和超細(xì)顆粒物生成與控制的機(jī)理，重點研究了SO2和水蒸氣對As、Pb、Cr以及Cd的遷移轉(zhuǎn)化、控制機(jī)理以及超細(xì)顆粒物的生成與控制的影響。

汞及典型有毒重金屬具有極強(qiáng)的神經(jīng)毒性，燃煤汞及重金屬的排放對人類健康造成了極大危害，對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了重大影響。本項目基于燃煤煙氣汞及重金屬的生成與排放特點，通過開展添加氧化劑/吸附劑對煙氣中汞吸附、強(qiáng)化氧化的影響和脫除機(jī)理；商用SCR催化劑對煙氣中汞氧化的機(jī)理；改性SCR催化劑制備及同時氧化煙氣中的汞、還原NO的機(jī)制；復(fù)雜煙氣條件下改性SCR催化劑協(xié)同增強(qiáng)Hg氧化和NO還原的機(jī)理；爐內(nèi)添加吸附劑對有毒重金屬和超細(xì)顆粒物生成與控制機(jī)理等方面的深層次基礎(chǔ)研究，揭示氧化劑/吸附劑對煙氣中汞吸附、強(qiáng)化氧化的影響和脫除機(jī)理，開發(fā)高效、價廉的改性商用SCR催化劑，構(gòu)建比較完整的汞在SCR催化劑活性組分表面多相氧化的理論，實現(xiàn)汞氧化的同時還原NOx的雙重目標(biāo)，通過定量分析超細(xì)顆粒物中有毒重金屬的種類及含量，構(gòu)建爐內(nèi)吸附劑對多氣化元素的綜合吸附模型，為燃煤煙氣汞及重金屬高效脫除奠定理論基礎(chǔ)。

燒結(jié)煙氣干法脫除方法及裝置專利目的

《燒結(jié)煙氣干法脫除方法及裝置》的目的在于提供一種能對燒結(jié)煙氣中多種酸性氣體、重金屬、二惡因等多組份進(jìn)行脫除，并適合燒結(jié)機(jī)短時間內(nèi)開停頻繁的燒結(jié)煙氣干法脫除方法及裝置。

燒結(jié)煙氣干法脫除方法及裝置技術(shù)方案

《燒結(jié)煙氣干法脫除方法及裝置》燒結(jié)煙氣干法脫除方法，包括以下步驟：

1）在高溫?zé)煔膺M(jìn)入快速混合區(qū)時加入吸收劑，吸收劑在快速混合區(qū)與煙氣預(yù)混合、預(yù)處理，脫除一部分SO₂、SO₃、重金屬、二惡因、大部分的HCL、HF氣體；

2）從快速混合區(qū)出來的煙氣經(jīng)加速區(qū)提速后進(jìn)入循環(huán)流化反應(yīng)區(qū)，在循環(huán)流化反應(yīng)區(qū)前端噴水降溫，并在循環(huán)流化反應(yīng)區(qū)繼續(xù)進(jìn)行脫除剩余的SO₂、SO₃、重金屬、二惡因成分；

3）被凈化的煙氣經(jīng)反應(yīng)塔出口煙道進(jìn)入氣固分離器，脫硫灰被氣固分離器捕集下來，經(jīng)循環(huán)流化斜槽進(jìn)入快速混合區(qū)，凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)排入煙囪。

煙氣在循環(huán)流化反應(yīng)區(qū)的速度為4～10米/秒。

煙氣在快速混合區(qū)的速度為12～20米/秒。

煙氣在加速區(qū)的速度為33～60米/秒。

為保證反應(yīng)塔內(nèi)各反應(yīng)區(qū)流速不變，可使凈化后的煙氣經(jīng)無動力清潔煙氣再循環(huán)煙道返回反應(yīng)塔入口煙道。

一種用于燒結(jié)煙氣干法脫除的裝置，由循環(huán)流化反應(yīng)區(qū)、氣固分離器、循環(huán)流化斜槽、引風(fēng)機(jī)和煙囪組成，循環(huán)流化反應(yīng)區(qū)通過反應(yīng)塔出口煙道與氣固分離器連接，氣固分離器通過煙道和引風(fēng)機(jī)與煙囪連接，在氣固分離器下方設(shè)置有循環(huán)流化斜槽，在循環(huán)流化反應(yīng)區(qū)前端，設(shè)置有加速區(qū)，在加速區(qū)前端設(shè)置有快速混合區(qū)，快速混合區(qū)與反應(yīng)塔入口煙道連接；在引風(fēng)機(jī)的排風(fēng)煙道上設(shè)置有清潔煙氣再循環(huán)煙道，清潔煙氣再循環(huán)煙道的另一端與反應(yīng)塔入口煙道連接。

在循環(huán)流化反應(yīng)區(qū)前端設(shè)置有獨立的用于降溫的水噴嘴。

燒結(jié)煙氣干法脫除方法及裝置改善效果

由于采用雙級反應(yīng)，能充分脫除多種酸性氣體、重金屬、二惡英等組分；又由于設(shè)置了清潔煙氣再循環(huán)煙道，可以保證反應(yīng)塔內(nèi)各反應(yīng)區(qū)，在工礦煙氣量變化時的流速保持相對穩(wěn)定，從而保證整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

《煤燃燒汞的排放及控制》內(nèi)容簡介：劇毒元素汞的危害已引起人們廣泛重視，煤燃燒是大氣中汞的重要來源，煤燃燒汞的排放和控制研究已經(jīng)成為政府部門和科研部門越來越關(guān)注的熱點。《煤燃燒汞的排放及控制》介紹了煤及其燃燒產(chǎn)物中汞的分析方法，論述了煤中汞的分布和形態(tài)轉(zhuǎn)化，闡明了煤燃燒過程中汞的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)機(jī)理，描述了燃煤電廠汞的排放行為，發(fā)展了一系列脫汞吸附劑，提出了燃煤飛灰與汞的相互作用機(jī)制，以期加深人們對燃煤汞排放控制的認(rèn)識，為相關(guān)部門制定合理重金屬汞排放標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保法規(guī)提供依據(jù)與理論基礎(chǔ)。

燃煤煙氣中的汞是隨煤燃燒釋放出來的有毒痕量元素, 它在煙氣中的存在形式主要有: 元素汞, 氧化態(tài)汞和粒子態(tài)汞。其中, 以元素汞最難被脫除。由于汞的毒性及生物累積性, 在世界范圍內(nèi), 對汞的大氣排放限定日趨嚴(yán)格, 作為燃煤大國的中國也已意識到治理汞排放的重要性和緊迫性。在治理煙氣汞排放的技術(shù)中, 多種污染物的綜合防治技術(shù)日益受到青睞和重視, 原因是它能夠充分利用現(xiàn)有的, 治理其它燃煤污染物的技術(shù)和設(shè)施, 達(dá)到同時降低汞和其它污染物排放的目的。但該技術(shù)要求煙氣中的汞大部分以氧化態(tài)形式存在, 從而可以在除塵設(shè)備或脫硫裝置中被除去。因而確立單質(zhì)汞的氧化途徑是關(guān)鍵。本課題擬通過對汞異相反應(yīng)的探討，完善汞的氧化機(jī)理研究，為實現(xiàn)多種污染物綜合防治提供理論基礎(chǔ)。本研究結(jié)果將提高人們對燃煤點源汞形態(tài)分布的認(rèn)識；對推動國際上廣受重視的電廠汞排放治理和我國相對薄弱的汞污染研究的開展和深入也具有一定意義。