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燃煤烟气中汞排放引起的汞污染越来越受到人们的关注。汞作为一种剧毒、高挥发性、在生物体内易于沉积且迟滞性长的有害物质,已经严重危害人类的健康与环境。利用燃煤锅炉飞灰做吸附剂脱除烟气中汞的研究已经成为一个热点课题。
在国家“973”项目子课题“燃煤烟气中汞干法脱除的机理研究”课题背景下,本文选择某600MW燃煤机组ESP飞灰作为研究对象,利用汞渗透管产生的汞蒸气和模拟烟气气体成分,在小型固定床试验台上系统研究了飞灰用量、吸附温度、烟气汞浓度、飞灰粒径,SO2、HCI、NO等烟气成分及含量对燃煤飞灰汞吸附过程的影响规律。试验结果表明:在40℃~120℃范围内,飞灰对汞的吸附主要是物理吸附,飞灰对汞的吸附效率随温度的上升而下降。飞灰的汞吸附效率随入口烟气汞浓度的增大先降低后升高,升高到一定程度,可能再次降低;飞灰的汞吸附量随入口烟气汞浓度增加而增加。飞灰粒径介于50μm和74μm之间时,可能达到最佳的汞吸附效果。在CO2-O2-N2的基本烟气体系中,单独加入SO2,飞灰的汞吸附能力与SO2浓度有密切的关系;单独加入0~100ppmHCI,随着HCl浓度的增加,飞灰的汞吸附能力逐渐增加,且在50ppm,左右达到最佳吸附效果,而后飞灰的汞吸附能力有所降低,但影响不大。单独加入NO,NO的存在大大促进了飞灰对汞的吸附。HCI和SO2共同作用时,飞灰对汞的吸附效果要好于SO2单独存在时,但与HCl单独存在时要差一些:再加入NO后飞灰的汞吸附效率与吸附量都得到明显的提高。
在固定床吸附装置上研究了来源于不同电厂的四种飞灰的汞吸附特性。试验结果表明:飞灰样品的汞吸附量与含碳量成正相关关系:飞灰的粒径越小,比表面积越大,但本实验研究发现汞在飞灰中的富集并未与飞灰的粒径体现出明显的正相关性。飞灰颗粒孔隙结构越发达,其吸附汞的能力越强。飞灰的汞吸附行为,可能存在最佳分形维数。纯Al2O3、Fe2O3、SiO2在基本气体气氛下吸附效果相当差;但是在飞灰中复杂的成分下,Al2O3、Fe2O3、MgO等化学成分对汞的吸附起到了一定的催化作用。