钙吸附剂对煤粉复合分级燃烧系统汞转化的实验研究

摘要

燃煤汞排放是大气汞排放最主要原因,燃煤汞对人类健康和生态环境造成极大危害,其排放与控制受到世界各国关注。
　　本文对我国的能源结构及汞的排放与危害做了详细介绍,阐述了汞的生成机理及炉内燃烧法联合脱除污染物的现状。结合哈尔滨工业大学煤粉复合分级燃烧技术(空气分级和燃料分级),利用多反应控制段携带流反应器,研究了未分级煤中未掺吸附剂、复合分级未掺吸附剂和复合分级下再燃煤粉掺混CaO吸附剂、CaCl2吸附剂对汞的排放特性影响。
　　研究表明,未分级不掺混吸附剂工况下燃煤产生的气态汞为主要形式,约占90％,单质汞约占烟气中总汞的40%。复合分级未掺混吸附剂的工况下与未分级未掺吸附剂相比汞的分布和形态几乎没有变化。复合分级随着再燃煤粉中CaO的掺混及Ca/S比的增加,二价汞有较大减幅,颗粒汞增加;Ca/S=1、2、3时二价汞占总汞的比例从51.0%降低到20.4%、13.0%、9.2%,颗粒汞占总排放汞的比例从8.7%增加至21.1%、44.2%、53.9%,气态单质汞相对于原始工况变化不大,Ca/S>2时对单质汞才有8%的脱除效率。复合分级下煤中掺混CaCl2添加剂,使Ca/S比为2时,Hg2+占总排放汞的百分比浓度从51.0%降低至7.1%,气态Hg0从40.3%减低至8.5%,而颗粒汞有了显著增长,从8.7%增长为84.4%,可见CaCl2添加剂有很好的汞氧化脱除效果。复合分级下煤中掺混CaO,保证Ca/S比为2,改变CaCl2的掺混量,Cl含量为100μg/g、200μg/g、400μg/g、800μg/g;发现随着Cl增加,排放汞中气态单质汞减少,颗粒汞增加;考虑氧化效果、经济效益、锅炉腐蚀三个元素,得出结论当Cl为400μg/g汞氧化效果最好,此时气态单质汞占总汞排放为14.3%,颗粒汞为72.6%,气态二价汞为13.1%。
　　本文对配备有低氮燃烧器的220t/h燃煤电站锅炉进行了汞转化实验研究。未喷钙吸附剂时,汞主要存在于烟气中,比例高达91%,气态总汞浓度为13.2μg/m3,而底渣中含量仅为3%,飞灰颗粒表面为6%。在喷入钙吸附剂后,气态汞含量减少到62%,底渣中汞含量为2%,而飞灰中汞含量增加到36%。对于烟气中汞的化学形态分布,喷钙吸附剂后可以看到单质汞含量几乎不变,二价汞含量从71%减少到40%。

目录

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1研究背景

1.2汞的排放及危害

1.2.1燃煤汞的排放

1.2.2燃煤汞的危害

1.3汞排放控制研究进展

1.3.1燃煤过程汞的迁移

1.3.2烟气组分对汞氧化的影响

1.3.3吸附剂控制燃煤汞排放的研究

1.3.4污染物联合脱除技术

1.4课题研究的主要内容

1.5本章小结

第2章 燃煤沉降炉联合脱除试验装置与分析方法

2.1试验装置

2.1.1实验台介绍

2.1.2汞取样装置介绍

2.2分析设备与试剂

2.3燃煤烟气中汞的分析方法[]

2.3.1样品回收

2.3.2样品消解

2.3.3样品测定

2.3.4煤、灰中汞的分析方法

2.4本章小结

第3章 钙吸附剂对燃煤沉降炉汞形态转化实验研究

3.1引言

3.2实验方法与工况安排

3.3系统稳定性分析

3.4系统汞平衡分析

3.5实验结果与讨论

3.5.1未分级不喷吸附剂下烟气中汞的形态分布

3.5.2复合分级对汞的形态分布和转化影响

3.5.3复合分级下CaO添加剂（变Ca/S）对汞形态分布和转化影响

3.5.4复合分级下CaCl2添加剂对汞的形态分布和转化影响

3.5.5复合分级下CaO/CaCl2添加剂对汞的形态分布和转化影响

3.6本章小结

第4章 钙吸附剂对低氮燃烧器电厂汞排放特性影响

4.1引言

4.2电厂情况与实验工况

4.3汞分析方法

4.3.1燃煤烟气中汞的分析方法

4.3.2煤、灰、渣中汞的分析方法

4.4煤质分析

4.5实验结果与分析

4.5.1燃煤电厂的汞平衡

4.5.2固体燃烧产物汞浓度与富集情况

4.5.3气态中汞浓度和形态

4.5.4钙吸附剂对燃烧产物的影响与分析

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致 谢