燃煤烟气中汞的去除催化氧化技术.pdf
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1、72技术燃煤烟气中汞的去除催化氧化技术安汝涛 1 赵嘉伟1 2 杨梦琦1 21 神火集团 2 昌吉学院 Progress on Catalytic Oxidation Technology of Mercury in Coal-fired Flue GasA N R u-t a o Z HA O J i a-w e i Y A N G Me n g-q i从湿法脱硫系统中除去,Hg0易挥发不容易溶解,目前的烟气净化设备很难将其除去。同时,几乎所有的物质基本都排放到大气中,形态比较稳定,易长距离运输,易造成大规模汞污染,有较长的滞留期,平均约 1a 左右。因此,有效地去除燃煤烟气中的汞,尤其是
2、Hg0,对于环境污染控制而言非常必要。2 燃煤烟气中汞的整体情况分析2.1 全球汞污染情况汞排放到环境中的主要污染物有自然释放和人为的两类。自然释放是指从地壳中释放出的汞,如火山喷发和地热把汞释放到大气中,而汞在经过自然的运动后被释放到地下水中。人为的污染源主要包括利用煤炭、天然气和石油等矿物资源,并在一些矿石的开采和加工中释放出汞。全世界每年大约 80%的汞被人类排放到大气中,其中约 1/3 来自燃烧化石燃料。我国的煤中平均含汞量大约是 0.22 mg/kg,接近世界平均水平的 2 倍。我国的主要能源是煤,煤中的汞浓度超过了全球平均值,且燃煤汞排放量也显著高于世界平均值。根据 2018 年联
3、合国环境规划署(UNEP)的报告,由于快速的工业化和城市化以及快速增长的能源消耗,我国目前正面临着日益严重的汞污染危机。近几年,我国出台了多个关于汞污染的法规,以加强对各个行业的汞污染的管理。2.2 燃煤烟气中汞的转化汞是一种挥发性物质,不同种类的汞化合物在摘要:近年来,我国大气 中的汞含量不断升高,汞污染问题日益受到重视。本文针对燃煤烟气 中汞排放不同的治理方式进行综述,分析不同方式之间的优势,寻求一种较为经济、有效的途径。关键词:燃煤烟气;汞排放;催化氧化技术;SCR催化剂A b s t r a c t:In recent years,the mercury content in Chin
4、as atmosphere has been continuously increasing,and the issue of mercury pollution has been increasingly valued.The article reviews different treatment methods,analyzes the advantages of different methods,and seeks a more economical and effective approach.K e y w o r d s:coal fired flue gas;mercury e
5、missions;catalytic oxidation technology;SCR catalyst1 研究背景及意义汞是一种高流动性、持久性、生物累积和神经毒性的高毒性物质。由于其对环境的污染,对人体的健康产生了严重的危害,是目前国际上最重要的一种持久性污染物。在相关生产和使用部门都有严格的控制要求。随着大气中汞浓度的不断增加,汞污染已经引起越来越多的关注。燃煤烟气中存在单质汞(Hg0)、二价汞(Hg2+)和颗粒态汞(Hgp)3种类型的汞,其中 Hgp可用除雾器除去。由于大部分 Hg2+能在水溶液中溶解,并且可以73技术700 800 时会出现高温不稳定现象,可分解为Hg0。在高于 80
6、0 的锅炉炉中,由于黄铁矿、朱砂和其它含汞物质在煤炭中的分解,几乎全部的汞都会变成 Hg0,并进入到燃烧的气体中。随着灰烬的形成,一小部分的汞直接积累在灰烬中。煤中汞的燃烧过程是一种复杂的物理化学过程,燃烧气体中汞的形态分布比较复杂,煤种、燃烧气体温度、反应条件、气体成分、灰分组成对煤粉质量的影响较大。而在均质反应中,主要的反应形式为汞与含氧物质之间,并且理论和实验都证实了HCl 能与燃煤烟气中的 Hg0 发生反应,其 Cl2比 HCl 反应性更强。除了含氧物质以外,O2、NO2等烟气组分对 Hg 向 Hg2+的转化也有促进作用。在烟气中微粒的影响下,Hg0在颗粒表面与烟气组分间发生化学反应,
7、生成 Hg2+,这是影响汞形态转变的主要因素。同时,研究表明飞灰中 CuO、Fe2O3是催化共相转变的催化剂,NO2对飞灰表面的汞吸附有一定的抑制作用,加速了Hg0形态的改变。由于 Hg+的化学性质不稳定,造成 Hg2+成为烟气中的主要成分,一些气体化合物 Hg2+保持在烟雾中的气体形态,另外一些则被飞灰吸收,从而形成了颗粒状的汞(HgP)。而氯化物又会在一定程度上影响气态汞的氧化,导致 Hg2+的主要产物是 HgCl。2.3 燃煤烟气中汞的形态分布研究结果显示,燃煤烟气中存在元素汞(Hg0)、氧化态汞(Hg2+)和颗粒汞(HgP)3大类型的汞。Hg0挥发性高、溶解度小,不易控制,同时 Hg0
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