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1、基于基于ESP的烟气零价汞去除方法研究的烟气零价汞去除方法研究周昭熠、张正帅、曹汝琼常程、杜博涵、龚逸指导老师：瞿赞周昭熠、张正帅、曹汝琼常程、杜博涵、龚逸指导老师：瞿赞1、绪论、绪论汞对人体健康的影响汞是蓄积性很强的毒物，人体吸收的汞分布于全身组织和 器官，但以肝、肾、脑等器官的含量最高。汞易与体内大分子发生共价结合。Hg由于具有高度亲电子 性，故对体内的基团如巯基、羰基、羧基、羟基等均具很强 的攻击力。惨痛教训日本水俣病1、绪论、绪论汞污染来源及特点汞环境污染的来源有天然释放和人为两个方面。火力发电、垃圾焚烧和其它以化石燃料为动力的 水泥、冶金等工业过程则是现阶段全球人为汞污染 的重要来源
2、。燃煤电厂汞排放的形式主要有三种 :气态汞元素单 质Hg0，气态二价离子汞Hg2 +和固态颗粒附着汞 Hg(P)。一般Hg2 +易溶于水，易于脱除； 而Hg0不 溶于水，且挥发性极强。2、目前常用技术、目前常用技术1. 吸附法脱汞(AC Injection, 活性炭喷入技术) 吸收剂特性，比如大小、形状、比表面积、微孔体积、孔 径分布等等都会影响吸收剂的吸收效率。 缺点 1、必须减少吸收剂的成本。2、吸附了Hg 的活性炭混入飞灰中会导致飞灰的品质下降， 影响其销售 3、汞的稳定性还需要进行研究。2、目前常用技术、目前常用技术2. 催化法氧化SCR 催化剂可以将元素汞氧化成二价汞，尤其是在HCl
3、 存在的条件下。汞的催化氧化应包含吸附和氧化两个过程。Hg（g） Hg（ads）Hg（ads）+MxOy HgO（sds）+MxOy1MxOy-1+ 1/2O2 MxOyHgO（ads） HgO（g）HgO（ads）+MxOy HgMxOy+1 缺点 1、催化剂成本高2、对Hg0的氧化效果不好3. 静态实验静态实验一、实验目的及原理：含汞气体进入反应器，在高压电作用下，会发生电离现象，从而使得 反应器中的汞含量迅速下降。本静态实验是为了通过不同强度的电压作用以及不同浓度的氯气作用 的对比，从而找到汞电离的最优电压和氯气浓度条件，并且找出容器壁 吸附等其他因素的影响。二、实验装置在静态条件下反应
4、汞的去除效率在静态条件下反应汞的去除效率实验条件：100，施加不同强度的高压电分析：如图所示，随着施加电压的增强，汞的去除效率有明显的上升 。这说明电压对于零价汞的去除有着非常显著的影响。施加电压越 大，增汞蒸气被电离氧化的几率也就越高。不同不同HCl浓度对汞的去除效率的影响浓度对汞的去除效率的影响实验条件：100，紫外照射，9.0kV电压，加入不同 浓度的HCl分析：如图所示，在9.0kV的压力条件下，加入不同浓度的HCl气体， 呈现出非常明显的效率差异。HCl的存在会大大提高汞蒸气的电离 氧化效率。而且随着HCl浓度的上升，去除效率会越来越明显。不同压力对汞的去除效率的影响不同压力对汞的去
5、除效率的影响实验条件：100，紫外照射，80ppmHCl，施加不同强度 的电压分析：如图所示，在80ppm浓度的HCl条件下，施加压力越大，则汞蒸气的 去除效率也越高。 综上所述，在一定范围内，高压电和HCl的存在都是汞蒸气去除的正相关因 素。4. 动态实验动态实验研究因素：温度、流速、HCl含量、其他组分汞发生器ESP实验气体N2测汞仪计算机烟气温度的影响烟气温度的影响实验条件:在6750V、7500V、8250V、9000V电压条件下，分别通入 30，70，140烟气，保持烟气流速恒定，HCl含量为20ppm分析: 可以看出随着温度升高，脱汞效率逐渐增大。实际生产中温度一般 在500K-6
6、00K以上，因此预计可以获得较高的脱汞效率。流速（停留时间）的影响流速（停留时间）的影响在6750V、7500V、8250V、9000V电压条件下，保持烟气温度恒定 ，调节烟气流速使烟气停留时间分别为2.25s、1.5S、1.125S， HCl 含量为20ppm分析: 可以看出随着流速升高，脱汞效率逐渐降低。HCl浓度的影响浓度的影响在6750V 、7500V、8250V、9000V电压条件下，保持烟气温度与流 速恒定，调节HCl含量分别为10ppm、20ppm、40ppm、80ppm分析:可以看出在10ppm到80ppm范围内，随着氯化氢含量升高，脱汞效 率逐渐升高。考虑到实际应用中氯化氢用
7、量和边际效益，氯化氢浓度 在20ppm效果较好。HCl浓度的影响浓度的影响HCl参与反应的机理：一般认为烟气中Hg 的氧化态物质主要是HgCl2，是含氯物 质(Cl2、HCl 、Cl 等) 与Hg 作用的结果。文献认为，氯原子应是烟气中氧化单质汞的主要物质，反应 途径如下:HCl + OH Cl + H2O (1)Hg0(g) + Cl (g) HgCl ( s ，g) (2)HgCl ( s ，g) + HCl (g) HgCl2( s ，g) + H (3)定性分析定性分析水蒸气水蒸气控制温度为140，流速为40ml/h，分别比较只加入氮气、只加入 20ppmHCl、只加入3%水蒸气、加入
8、3%水蒸气和20ppm的HCl分析: 可以看出，水蒸气的存在导致脱汞效率降低定性分析定性分析SO2控制温度为140，流速为40ml/h，分别比较只加入100ppmSO2、加 入100ppmSO2和20ppmHCl、加入20ppm的HCl分析:脱汞效率依次增高，表明二氧化硫的存在不利于提高脱汞效率。定性分析定性分析NOx控制温度为140，流速为40ml/h，分别比较只加入100ppmNO、加 入100ppmNO和20ppmHCl、加入20ppm的HCl分析:脱汞效率都随电压值增高而增高，在7500V以下，只加入NO比只加 入HCL脱汞效率高。7500V以上只加入HCL脱汞效率比只加入NO效率 高
9、。两者都加入的，脱汞效率也介于两者单独加入的之间。表明低电 压时，NO有利于提高脱汞效率，高电压时NO不利于提高脱汞效率。 这也反映了反应机理的复杂性。因此，建议实际中电压值设定最好不 要超过7500V。展望展望由于实验条件所限，我们实验过程中未加入飞灰。而飞灰 是燃煤电厂烟气中很重要的组成部分，并且前人的实验已 经证明飞灰能有效吸附烟气中的汞。因此今后还可以对含 有飞灰的汞蒸气进行测定，进一步完善模拟效果。 今后的实验还可以尝试其他气体的影响，包括Cl2、O2等 。此外，可以多改变几组气体组合及气体的浓度，以观测 更多不同进气条件下的汞去除效果。 本实验中使用的ESP为小型模拟装置，其电极结构和放电 区域等都受体积因素限制，若改进ESP反应器，可以达到 更好的模拟效果。谢 谢！谢 谢！
