燃煤炉内脱硫对汞形态转化影响的试验研究

摘要

煤燃烧是大气汞污染的一个主要来源。随着排放形势的日益严峻，以及人们对其危害认识的日益深刻，燃煤造成的汞排放与控制愈来愈受到世界各国的关注，成为近年来的研究热点。 本文在综述了由燃煤产生的SO2和Hg的排放现状与危害、生成与控制技术的基础上，试验研究了燃煤汞在各燃烧产物中的分布，过量空气系数对于汞的形态分布的影响，炉内石灰石脱硫的过程、炉内脱硫过程排烟温度的改变以及炉内脱硫的同时天然气再燃脱硝对汞的形态分布和转化的影响。 试验结果表明：气态汞是燃煤汞最主要的排放形式，二价汞是烟气中气态汞的主要形式，飞灰中的汞含量相比底渣中的汞含量要高。过量空气系数的降低使得烟气中气态二价汞和单质汞占总汞的百分比都有不同程度的下降，而飞灰和底渣中的汞所占比例相应增加。炉内石灰石脱硫过程不仅能脱除烟气中的SO2，还能在脱硫的同时影响汞的排放形式，使烟气中的气态汞向固态汞转化，从而更加有利于汞排放的控制。排烟温度对于脱硫过程中汞在各燃烧产物中的形态分布和转化有重要的影响，排烟温度越低，越有利于烟气中的气态汞向固态汞转化，有利于减少气态单质汞向大气的排放。炉内脱硫的同时天然气再燃脱硝不仅能有效脱除烟气中的NOx，而且能将烟气中的气态单质汞转化为二价汞分散于气相与固相中，从而使其向着有利于被捕捉固定的方向转化，但结果还有待进一步验证。 对炉内燃煤过程中的数值模拟表明：炉内流场稳定，有利于煤粉的着火与稳定燃烧，温度场和O2、CO2的分布符合实际。 本文利用半工业性的试验台进行了试验研究，所取的研究结果将对燃煤多污染联合控制技术的发展提供一定的借鉴。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1引言

1.2 SO2的排放现状与危害

1.3 Hg的排放现状与危害

1.4本文的研究内容与目的

第2章燃煤过程中SO2和Hg的生成与控制技术

2.1引言

2.2燃煤过程中SO2的生成

2.3燃煤过程中SO2的控制技术

2.3.1燃烧前脱硫

2.3.2燃烧中脱硫

2.3.3燃烧后脱硫

2.4燃煤过程中Hg的生成

2.5燃煤过程中Hg的控制技术

2.5.1前处理

2.5.2烟气处理技术

2.6燃煤过程中SO2和Hg联合控制技术

2.6.1常规污染物控制装置同时脱汞技术

2.6.2电晕放电等离子体技术

2.6.3电催化氧化联合处理技术

2.6.4基于活性炭喷射系统的燃煤电站汞排放控制技术

第3章试验装置与分析方法

3.1引言

3.2一维燃煤试验炉系统

3.2.1炉膛本体

3.2.2热风系统

3.2.3给料系统

3.2.4燃烧系统

3.2.5加热系统

3.2.6冷却系统

3.2.7除尘系统

3.2.8监控系统

3.3测试方法及仪器

3.3.1风量测量

3.3.2温度测量

3.3.3烟气取样

3.3.4烟气分析

3.3.5燃煤烟气中汞的取样

3.3.6燃煤烟气中汞的分析与测定

3.3.7煤样及底渣中汞含量的测定

3.4本章小结

第4章燃煤炉内脱硫对汞形态转化影响的试验研究

4.1引言

4.2试验方法

4.3试验工况

4.4系统稳定性分析

4.5系统的汞平衡分析

4.6试验结果与讨论

4.6.1燃煤产生的汞在各排放产物中的分布

4.6.2过量空气系数对汞的分布的影响

4.6.3燃煤炉内脱硫对汞的形态分布和转化的影响

4.6.4排烟温度对炉内脱硫过程汞的形态分布和转化的影响

4.6.5炉内脱硫同时天然气再燃脱硝对汞的形态分布和转化的影响

4.7本章小结

第5章一维试验炉内燃烧过程的数值模拟

5.1引言

5.2控制流体运动规律的基本微分方程

5.2.1通用微分方程

5.2.2连续性方程

5.2.3动量方程

5.2.4能量方程

5.3湍流模型

5.3.1前言

5.3.2湍流的基本控制方程

5.3.3各种湍流模型简介

5.3.4本文所采用的模型和微分方程

5.4炉内离散相的数学模型

5.5煤粉燃烧与辐射换热模型

5.5.1挥发分的析出与燃烧

5.5.2焦炭的燃烧

5.5.3辐射换热模型

5.6试验炉内燃烧过程数值模拟的结果分析

5.6.1模型介绍

5.6.2网格划分

5.6.3计算工况与边界条件

5.6.4计算结果与分析

5.7本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果