HBT滤料负载飞灰-CaO吸附剂脱除燃煤烟气Hg0的试验研究

摘要

燃煤导致的汞污染已受到广泛的关注，由于单质汞的理化性质，决定了对汞污染控制技术主要集中在如何控制单质汞方面。我国863计划也将燃煤汞排放控制技术的开发，作为其中一项重要的研究内容，本文的研究内容也是这些研究计划中的一个重要组成部分。
　　 首先对固定床实验系统和计算方法进行了简单介绍，然后将飞灰和CaO掺混按一定的优化配比制作飞灰-CaO吸附剂。对飞灰和飞灰-CaO吸附剂进行了电镜扫描和相关物性参数测定分析，并得到飞灰-CaO吸附剂表面十分粗糙，明显有曾受到侵蚀的痕迹，飞灰表面增加了很多小颗粒，形成很多的皱褶，比表面积明显增加，微孔结构得到丰富。
　　 在固定床试验系统上研究了燃煤飞灰和飞灰-CaO吸附剂对模拟燃煤烟气中Hg0的脱除性能，并讨论了在不同飞灰与CaO掺混比条件、汞入口浓度、吸附反应温度、粒径分布以及HCl气氛等因素对飞灰和飞灰-CaO吸附剂脱除Hg0的影响。为本位研究纤维滤料负载飞灰-CaO吸附剂联合脱除模拟烟气中Hg0的试验研究提供有益地参考。研究表明：燃煤飞灰对Hg0有一定的脱除能力，虽然与活性炭相比能力相差很大，但是作为廉价吸附剂具有很大的利用价值。飞灰和CaO掺混制得的飞灰-CaO吸附剂对Hg0的吸附效率明显高于飞灰对Hg0的吸附效率，并在飞灰和CaO的掺混比为2:1时达到了最优配比，对Hg0的吸附效率最大。吸附反应温度、粒径分布以及HCl气氛等因素对飞灰-CaO吸附剂脱除Hg0的有一定的影响：随着汞入口浓度的增大，飞灰对Hg0的吸附效率呈现出不规律的变化，但飞灰对汞的吸附量相应的增加；掺混比为2:1的飞灰-CaO吸附剂对模拟烟气中Hg0的吸附效率随吸附反应温度的降低而升高，可知吸附过程中物理吸附占主导；飞灰-CaO吸附剂的粒径过大或者过小都会影响其对Hg0的脱除效率，在粒径范围为43-75μm能达到最好的效果，最大吸附效率达41％；随着模拟烟气中HCl的浓度增加飞灰-CaO吸附剂对Hg0的吸附效率越高，但不是呈现出线性增长模式，是由于HCl气提可以增强飞灰-CaO吸附剂对Hg0的化学吸附，从而提高吸附效率。
　　 在固定床上研究了飞灰、飞灰-CaO吸附剂分别与纤维滤料联合脱除Hg0性能的影响进行了研究，并讨论了吸附剂粒径分布、汞入口浓度、吸附反应温度、以及HCl气氛等因素对纤维滤料负载吸附剂粉尘层对Hg0吸附性能的影响。
　　 研究表明：华博特(HBT)滤料负载飞灰-CaO吸附剂粉尘层对Hg0的联合脱除效率明显高于HBT滤料负载飞灰粉尘层对Hg0的联合脱除效率。分析飞灰-CaO吸附剂与HBT滤料联合脱除Hg0的试验，可知随着汞入口浓度的增加，对Hg0的联合脱除效率并没有随之增高，而是呈现出一种不规则的变动方式；吸附反应温度的升高，飞灰-CaO吸附剂与HBT滤料对Hg0的联合脱除效率下降，说明在该吸附过程中物理吸附占主导；随着模拟烟气中HCl的浓度增加，HBT滤料负载飞灰-CaO吸附剂对Hg0的脱除效率高。
　　 最后根据吸附床内气相以及吸附剂孔内质量平衡，利用等温吸附平衡关系式分别建立了飞灰、飞灰-CaO吸附剂以及纤维滤料负载飞灰-CaO吸附剂对单质汞吸附的动力学模型，并与试验结果进行拟合得到吸附过程的一些参数，为进一步的预测提供参考。