温室效应是一场全球性的环境灾难,CO2是导致这一效应的主要气体,而燃煤电站是目前最大的CO2排放源之一。富氧燃烧技术被认为是最具经济优势和应用前景的碳捕集技术之一,但其燃烧烟气中的汞不仅会对人类健康和生态环境造成严重威胁,还会与后续烟气净化、压缩设备中的铝制金属发生汞齐造成腐蚀,大大降低了系统的安全性。活性炭喷射被认为是最具实用前景的汞脱除技术,但复杂的烟气成分会对活性脱汞效果产生重要的影响。因此,本文选取一种商业活性炭,在小型固定床实验台上研究了各种烟气组分单一及复合存在时对活性炭脱汞的影响规律和机理。首先,考察模拟富氧烟气中CO2、NO、SO2、HCl单一组分对活性炭吸附汞的影响规律。结果表明:高浓度CO2对该活性炭吸附汞基本不产生影响,而6%O2能够明显增强活性炭的汞脱除率,使得Hg0穿透率降低30%左右。SO2会对活性炭吸附汞产生强烈的抑制作用,且高浓度的抑制作用更强,一方面SO2会与汞在活性炭表面的活性位产生竞争吸附,同时能够堵塞细孔阻碍Hg0向活性炭表面的扩散和吸附,另一方面SO2能够使已经吸附在活性炭表面的汞以Hg0的形式再次释放。较低浓度的NO(25ppm)便可以极大地增强活性炭对Hg0的脱除效果,因为NO促使了 NO2的产生,而NO2能够有效脱除Hg0,增加了活性炭表面Hg2(NO3)2或HgO的含量。HCl对活性炭吸附汞具有显著的促进效果,其中,均相氧化作用只占3%-4%,而非均相氧化吸附作用占据绝对高的比例。HCl促使活性炭表面形成C-Cl,将Hg0氧化为Hg2+,增加了活性炭表面的HgCl2含量。其次,探究了三种不同水蒸气浓度(8%、15%、23%)分别复合单一酸性气体(SO2、NO、HCl)以及模拟富氧燃烧烟气气氛对活性炭脱除汞的影响规律。结果表明:H2O明显抑制活性炭对汞的吸附,一方面H2O能够堵塞微孔通道,阻碍汞向活性炭表面的吸附,并且占据活性炭表面的活性位点,与汞形成竞争吸附,另一方面活性炭中的游离电子(e-)通过吸附于活性炭表面的H2O与Hg2+结合,导致吸附态的氧化汞重新释放于烟气中。SO2存在时,中低浓度的H2O对活性炭吸附汞表现出促进作用,而高浓度下促进作用消失,这可能是由于一方面高浓度H2O与汞在活性炭表面竞争吸附作用加强且微孔通道堵塞更为严重,另一方面由于SO2、O2、H2O同时存在而产生H2SO4导致孔道堵塞。NO存在时,低浓度H2O稍微减弱了 NO对活性炭吸附汞的促进作用,中高浓度基本没有影响。NO与H2O共同存在时,能够发生反应生成部分酸性液滴,强化Hg0的氧化。低浓度H2O表现出的抑制效果是由于竞争吸附等负面影响大过于酸性氧化带来的促进作用。中高浓度H2O产生的酸性液滴大大超过低浓度H2O的工况,即酸性氧化带来的促进效果抵消了孔道堵塞、活性位竞争吸附等负面因素的影响。HCl存在时,H2O浓度由8%向23%不断增加时,对活性炭吸附汞表现出先抑制后促进的作用。抑制作用可能是因为一方面浓度的增加强化了竞争吸附及微孔堵塞的效果,另一方面是因为较高浓度的H2O促进了迪肯反应的逆向发生,从而减弱了 C1元素对汞的氧化吸附作用。在模拟富氧燃烧烟气气氛中,H2O浓度的变化并没有对汞穿透率产生影响。最后,在模拟实际富氧燃烧烟气气氛下,探究了入口汞浓度、床层高度、吸附温度对活性炭脱汞的影响规律,并借助四种简化的动力学模型从动力学的角度进行分析。在模拟烟气气氛强劲的促进作用下,所选取的三种不同入口汞浓度和床层高度并未对脱汞效果产生影响,而温度的升高明显抑制了汞的吸附作用,并且对活性炭表面的汞吸附形态也产生了影响。动力学结果表明,化学吸附和外部传质同时控制着汞的吸附过程。