低温等离子体集成技术在汞污染治理领域的应用-PPT课件.ppt
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1、低温等离子体集成技术在汞污染治理领域的应用中国科学院北京综合研究中心中国科学院北京综合研究中心(国家环境保护汞污染防治工程技术中心)(国家环境保护汞污染防治工程技术中心)陈陈 扬、冯钦忠扬、冯钦忠20182018年年4 4月月1919日日1123行业需求4成果转化21行业需求3汞污染的特殊性u一种基本元素,不可销毁u唯一的室温液态重金属:挥发性和全球迁移性u生物聚集及高毒性:甲基汞毒性远大于其他形态汞必须通过特殊的技术、管理措施,遵循生命周期和全过程管理的原则,控制和解决其对环境所产生的风险。污染控制和环境管理难度大,技术含量高。现有的防控技术尚不成熟,处理效果不佳,不能满足无害化处置要求。行
2、业需求4关于汞的水俣公约关于汞的水俣公约多次政府间谈判委员会多次政府间谈判委员会20092010201120122013INC1 INC1 瑞典瑞典INC2 INC2 日本日本INC3INC3肯尼亚肯尼亚INC4 INC4 乌拉圭乌拉圭INC5INC5瑞士瑞士外交全权大会外交全权大会日本日本UNEPUNEP理事会决议理事会决议不限成员工不限成员工作组会作组会曼谷曼谷2009-20132001-20082014-2017?2018。2017年8月16日生效2001年全球汞评估建立全球汞伙伴关系2016年4月28日国务院批准公约行业需求5全球汞排放及我国汞污染排放水平全球汞排放及我国汞污染排放水平
3、根据UNEP2013年度全球汞评估报告燃煤、小金矿、有色金属冶炼等是人为大气汞排放的主要来源;亚洲成为全球人为汞排放最多的地区;中国是世界最大的汞排放国,占全球汞排放量的50%。行业需求6主要用汞行业及汞使用量 主要行业大气汞排放量涉及公约管控所有领域;存在原生汞生产的国家;唯一采用电石法用汞工艺生产PVC的国家;大气汞排放量最多。中国应优先关注的行业包括:中国应优先关注的行业包括:主要排放源(燃煤、有色金属冶炼、水泥生产)用汞工艺(VCM生产工艺)添汞产品(电池、医疗器械、荧光灯生产)汞矿开采和冶炼含汞废物处理与处置涉汞行业类型涉汞行业类型行业需求7汞污染防治存在的问题123污染严重、基础信
4、息缺乏、基础研究相对薄弱涉汞行业技术单一、不成熟,缺少关键及共性技术汞污染防治技术验证及综合管理方案体系缺乏p不同形态汞的转化及其毒理长期的重金属毒理学研究基础;p不同环境和生态系统下的迁移转化规律生物医学研究基础。p气态汞(尾气)的回收缺乏终极技术;p重金属废水处理技术单一;p含汞废物处理技术依然为技术难题;p汞污染土壤缺乏可行的技术方案。p技术验证评价方法及管理体系不健全。行业需求8Hg0具有高挥发性和低水溶性,可以在大气中远距离输送且停留时间较长,是最难控制的汞排放形态之一。Hg0 较易吸附在固体表面,可经过静电除尘部分收集。由于 Hg0 水溶性较低,很难通过电厂湿法脱硫系统进行洗涤。烟
5、 气 中 Hg2+主 要 以 水 溶 性 和 挥 发 性 较 好 的HgX2形式存在,其在大气中停留时间很短,能在释放点附近聚集。Hg2+易被颗粒物吸附,很容易通过除尘设施除去。与 Hg0 不同,Hg2+较易通过湿法脱硫装置洗涤除去。Hgp在大气中停留时间也很短,可通过电厂现有除尘、脱硫等烟气净化装置捕集去除。烟气中的汞 Hg0Hg2+HgP烟气中汞的存在形式行业需求9p Hg2+具有较高的水溶性,所以Hg2+可在现有的湿法脱硫装置(WFGD)等设施内脱除。p Hgp可在现有的除尘装置(ESP/FF)内与烟气中的飞灰一同被脱除,同时干法脱硫设施以及湿法脱硫设施均可去除部分的Hgp。p与Hg2+
6、和Hgp相比,Hg0极易挥发且难溶于水,脱除十分困难。Hg0的高效脱除是当今烟气脱汞技术研究的关键所在。行业需求10汞中心的技术积累汞中心的技术积累理论研究、管理方法技术研发、产业化应用气等离子体集成技术研发履约及管理方法构建含汞土壤治理与修复技术研发(环保功能材料)超导磁分离技术研发土水资源化综研中心中国环科院银星集团综研中心高能物理所综研中心对外合作中心综研中心环境多介质及环境管理需求污染物的分析、识别、管理的理论和方法污染物综合控制技术含汞废物资源化回收技术研发(湿法冶金)综研中心沈阳环科院管理互联网+汞产业联盟中科京投综研中心+其他污染治理综合服务平台行业需求112技术研发12u把电能
7、压缩在一个百纳秒时间里释放出兆瓦级的能量u采用低温等离子体实现大分子破坏及价态转化u实现多污染物协同控制,并实现资源化在处理二恶英和汞等单一及复合污染物方面具有独特功效;有利于解决NOx、SO2、VOCs等污染物的深度净化技术难题;有利于在推进污染控制的同时实现废物无害化和资源化。n等离子体集成技术的特点和优势技术研发13在处理汞和二噁英等单一及复合污染物方面具有独特功效;有利于解决NOx、SO2、VOCs等污染物的深度净化技术难题;运行成本为0.028元/m3,低于同类技术运行成本,经济性好。l等离子体电源研制l等离子体反应器研制l等离子体集成技术实验室研发l等离子体电源、反应器匹配性研究l
8、电源、反应器装置集成l环保功能材料研制l环保功能材料吸附性能表征l环保功能材料再生能力表征l环保功能材料吸附/再生装置研制l高效低成本的含汞废物处理组合新工艺l全湿法提取有价金属资源再生技术研发l全湿法提取有价金属资源再生装置研发l集成装置研制废气达标排放废气达标排放含汞废气含汞废气低温等离子体低温等离子体电源研制电源研制等离子体等离子体反应器研反应器研制制搅拌器搅拌器雾化器雾化器环保功能环保功能材料开发材料开发及再生及再生有价金属提取低温热解析装置研制低温等离子体集成技术研究及示范技术研发141324拟解决的拟解决的关键技术关键技术窄脉冲上升沿等离子体技术窄脉冲上升沿等离子体技术高性能环保功
9、能材料研制及应高性能环保功能材料研制及应用用等离子体集成技术装置研制及产业化等离子体集成技术装置研制及产业化应用应用汞、二噁英深度净化及材料汞、二噁英深度净化及材料再生技术再生技术解决的关键技术pp低温等离子体、吸附技术的集成和实际应用的转化低温等离子体、吸附技术的集成和实际应用的转化pp开展等离子体技术处理含汞废气机理研究,明确反应器内发生的反应机制,解决等离子体技开展等离子体技术处理含汞废气机理研究,明确反应器内发生的反应机制,解决等离子体技术处理汞、二噁英科学问题术处理汞、二噁英科学问题pp环保功能材料筛选及再生工艺环保功能材料筛选及再生工艺创新点开发可行的尾气深度净化技术开发可行的尾气
10、深度净化技术技术研发2024/3/17 周日15n等离子体集成技术设计及优化-电源uu开展电源开展电源、反应器、强化处理等装置、反应器、强化处理等装置设计及优化设计及优化uu开展等离子体技术处理汞等污染物研究开展等离子体技术处理汞等污染物研究uu为汞污染控制提供最终解决方案为汞污染控制提供最终解决方案目标目标电源设计及电源设计及优化优化反应器设计反应器设计及优化及优化机理研究机理研究实验验证实验验证成果转化成果转化技术研发16n实验平台搭建汞发生器水蒸气发生器配气系统:长*宽*高 2.22m0.54m1.7m电源、反应器、吸附装置一体:长*宽*高 0.85m0.54m1.1m反应器:高:0.3
11、2m 直径:0.025m吸附装置:高:0.515m 直径:0.0175m管式炉:长*宽*高 0.7m0.55m0.98m俄罗斯Lumex固液相直接汞分析仪(RA 915)U形混合器:高:0.5m 直径:0.10m实验室装置包括配气系统:气瓶、配气系统、汞发生器、水蒸气发生器、U形混合器;等离子体反应装置:等离子体电源及反应器;吸附系统:陶瓷纳米吸附装置;测试系统:管式炉(除去多余臭氧)、俄罗斯Lumex 测汞仪;烟气尾部处理系统。技术研发17中试装置研发小试装置研发示范装置研发油浸模式装置研发优化方案uMARX电路方案u考虑对称结构u降低单级电压u组成MARX塔结构优化方案u12kV到35kV
12、u3m3/h到500m3/hu模块增多u抗干扰性能优化方案u35kV到40kVu500到2000m3/hu集成度增大u抗干扰性能优化方案u油浸模式u2000-10000m3/hu抗潮湿、抗高温u更稳定不断改进、优化,研制更佳装置n等离子体集成技术设计及优化-电源技术研发18电源的能耗电源功率计算输入电源的电流与之后系统中电流的关系窄脉宽的优势针对特定污染物,在一定的处理效果下计算单位质量污染物氧化所需能量分析窄脉宽的优势在电源整体系统中窄脉宽优势所占的权重整体电源+反应器各阶段能量的输入及输出分布由380/220V电压转化至充电电压充电电压转化至示波器测定输出电压输出电压(功率)作用于污染物n
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