燃煤煙氣中汞的脫除畢業(yè)論文(已修改)

　

【正文】 摘 要煤炭作為我國的主要能源這一現(xiàn)狀在很長時(shí)間內(nèi)難以改變，大量的煤炭消耗帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題，從而引起越來越多人的關(guān)注。我國是世界上汞排放量最大的國家之一，因此必須對(duì)其進(jìn)行控制。汞因?yàn)榫哂袚]發(fā)性、持久性和生物積累性，難以脫除。傳統(tǒng)的活性炭吸附劑價(jià)格昂貴，不能再生利用，無法達(dá)到理想的工業(yè)脫汞效果。本文用廉價(jià)的天然礦物作為活性炭的替代品，主要研究凹凸棒石及其改性凹凸棒石對(duì)燃煤煙氣中汞脫除的影響。實(shí)驗(yàn)中主要采用高錳酸鉀，溴化銨對(duì)凹凸棒石進(jìn)行改性，經(jīng)浸漬，烘干，煅燒，篩選出60~100目的作為吸附劑。在模擬煙氣（N2，汞蒸氣）的條件下，利用QM201H型燃煤煙氣測(cè)汞儀在固定床實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上對(duì)吸附劑的脫汞效果進(jìn)行了測(cè)試，簡要探討了改性凹凸棒石的脫汞機(jī)理。主要研究了改性劑濃度，吸附劑溫度，改性試劑等對(duì)脫汞效率的影響。繪制了不同溫度，濃度的吸附劑的脫汞效率隨時(shí)間變化曲線。通過SSA4300孔徑及表面積分析儀對(duì)改性凹凸棒石樣品進(jìn)行了表征測(cè)試，結(jié)合表征參數(shù)對(duì)前后脫汞效率的變化進(jìn)行了簡要的分析與討論。結(jié)果表明，經(jīng)KMnO4改性后，凹凸棒石脫汞效率有很大的提升，可以達(dá)到70%左右，而且隨溫度的增加其脫汞效率略有上升。凹凸棒石與KMnO4比例在1:20，吸附劑溫度在140℃表現(xiàn)出最佳的脫汞效率，經(jīng)KMnO4改性的凹凸棒石加入溴化銨后，脫汞效率沒有明顯上升，表明溴化銨對(duì)改性凹凸棒石的脫汞效率沒有促進(jìn)作用。關(guān)鍵詞 燃煤煙氣； 汞控制； 凹凸棒石；KMnO4AbstractCoal is still and will be the mainly energy source in a long time for China. Huge amount of coal consumption will result in serious environmental problem， this cause more and more people39。s attention. China is one of the largest mercury emissions countries in the word. Therefore the mercury emissions control is reasonable and necessary. Mercury is difficult to remove because of its volatile ， persistence， and biological gatz. Traditional activated carbon adsorbent is expensive， not renewable use，and can not reach the ideal effect of industry to take off the mercury. In this paper， natural mineral materials were applied as alternative to activated carbons due to their low cost. The main research is about mercury removal performance of attapulgite (Atp) and modified attapulgite in coalfired flue gas.In the experiment, Attapulgite is modified by KMnO4 or are impregnated, calcited and filtered out 60 to 100 meshes as adsorbent. The mercury removal adsorbent effects of adsorbent were tested by QM201H flue gas mercury analyzer in a fixed bed on the condition of a simulated flue gas (N2, mercury vapor). The mercury removal mechanism of modified attapulgite was analyzed in a brief. Through the method of controlling the variable, This experiment studied the modifier concentration, adsorbent temperature, modified reagent for mercury removal efficiency. The curve of mercury removal efficiency was drawed. The characterization of modified attapulgite samples was tested by SSA4300 surface area analyzer. Combining with it, analysis and discussion is necessary for the verity of mercury removal efficiency. The results showed that, after modification by KMnO4, mercury removal efficiency of the attapulgite has greatly improved, with increasing temperature, it increased slightly and can reach an average of about 70%.The adsorbent with the proportion of attapulgite with KMnO4 1:20 at 140℃showed the best mercury removal which was modified by KMnO4 and added to NH4Br has poor performance at mercury removal. It suggests that NH4Br has no role in promoting the efficiency of mercury removal.Key Words：Coalfired flue gas。 Mercury emissions control。 Attapulgite 。 KMnO4III 目 錄摘 要 IAbstract II1文獻(xiàn)綜述 1 研究背景 1 2 煙氣脫汞技術(shù)研究進(jìn)展 5 6 6 鈣基吸附劑 7 8 9 10 10 酸和鹽溶液改性法 11 11 11 12 論文研究目的及意義 132 實(shí)驗(yàn)部分 14 原料及所用試劑 14 實(shí)驗(yàn)儀器 14 制備方法 15 實(shí)驗(yàn)裝置介紹及操作步驟 16 16 16 實(shí)驗(yàn)方法 18 193 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析 20。 20 改性試劑濃度對(duì)脫汞性能的影響 21 溫度對(duì)脫汞性能的影響 22 KMnO4改性Atp機(jī)理分析 24參考文獻(xiàn) 28致 謝 33附 錄 3411文獻(xiàn)綜述 研究背景 [1]，%。長期以來，在中國能源的生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭一直占主導(dǎo)地位，這種格局在比較長的一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變[2]。 煤作為一次性能源的主要利用方式是燃燒，其燃燒產(chǎn)物會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。煤燃燒過程中生成的污染物除SONOx和CO2以外，還有各種形態(tài)的汞。汞是人們熟知的一種有毒性的重金屬污染物，具有較高的揮發(fā)性，不易被除塵器捕獲，大部分隨煙氣排入大氣。大氣中的汞可以通過呼吸作用隨氣體進(jìn)入人體，也可以沿食物鏈通過消化系統(tǒng)被人體吸收，對(duì)人體危害極大。我國是世界第一產(chǎn)煤大國，煤炭長期以來在中國能源生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重一直在70 %左右，由于中國燃煤技術(shù)普遍落后，燃煤釋放的汞對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染更為嚴(yán)重，已成為中國面臨的重要環(huán)境問題。煤燃燒過程中大部分汞隨尾部煙氣排入大氣環(huán)境。據(jù)美國環(huán)保署的數(shù)據(jù)資料，大氣環(huán)境中約31 %的汞來自于燃煤電廠的煤燃燒，居人為汞排放源第一位[3]。 我國因經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對(duì)能源的需求也日益強(qiáng)烈。以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)模式在相當(dāng)長一段時(shí)期內(nèi)無法改變，導(dǎo)致由于煤炭燃燒所產(chǎn)生的汞污染問題也將日益嚴(yán)重。因此近年來對(duì)于我國汞污染現(xiàn)狀的調(diào)查研究工作受到重視。中科院長春地理研究所的王起超等[4]研究了我國煤炭的汞含量及主要用煤行業(yè)的汞排放因子，%~%。北京、上海和天津等超大城市的汞排放強(qiáng)度較高，由此帶來的汞污染問題巳不容忽視。近年來，國家在汞控制研究方面投入了大量的人力和物力，相繼在國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(863)及國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目(973)設(shè)立了多項(xiàng)課題，用于解決我國面臨的汞污染問題。并于2011年7月修訂發(fā)布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，[5]。同時(shí)也枳極參與國際合作，于2010年6月在瑞典斯德哥爾摩參加了130多個(gè)國家參與的政府間談判會(huì)議，期望經(jīng)過五次的會(huì)議后在2013年達(dá)成一項(xiàng)具有全球法律約束力的求問題文書。可見不論是從國際責(zé)任還是國內(nèi)需求來看，對(duì)汞排放進(jìn)行控制是勢(shì)在必行，開發(fā)一套適合我國國情的經(jīng)濟(jì)可行的汞控制技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。 在燃煤過程中，煤中汞在高溫條件下以單質(zhì)汞（Hg0）蒸氣的形式存在于煙氣中。Hall等[6]指出，燃煤煙氣中氣相汞濃度較低。在以往的燃燒系統(tǒng)中痕量元素的熱力學(xué)研究表明在燃煤電廠爐膛溫度范圍內(nèi)，汞的熱力學(xué)穩(wěn)定形式為單質(zhì)汞，而在此溫度范圍內(nèi)汞的大多數(shù)化合物都是熱力不穩(wěn)定的，其可能分解單質(zhì)汞。下圖給出了燃燒過程中汞的遷移機(jī)理，煤經(jīng)燃燒后，多數(shù)蒸發(fā)為單質(zhì)汞，在煙氣到達(dá)尾部煙道出口過程中，隨著煙氣與尾部煙道換熱面的換熱，其溫度逐漸降低，而其中汞形態(tài)也會(huì)隨之變化。單質(zhì)汞一部分保持形態(tài)不變，另一部分與煙氣中的其他成分發(fā)生反應(yīng)而變成化合物，氣態(tài)HgCl2被認(rèn)是汞化合物的主要形態(tài)，氣相氯化汞和單質(zhì)汞直接隨煙氣一起排出；還有一部分則被殘留的炭顆粒或具有特殊表面區(qū)域的飛灰吸附而形成顆粒態(tài)的汞。但顆粒態(tài)的汞在電站汞排放中所占的比例并不大，不超過5%，而其可以通過電站除塵等裝置所收集。因此，單質(zhì)汞（Hg0）和氯化汞（HgCl）是煙氣中汞的主要形態(tài)，通常以亞微米顆粒的氣溶膠形式存在。一般燃煤煙氣中汞大約有20%50%是以單質(zhì)汞（Hg0）形式排放，50%80%以氧化的汞形式排放。劉迎暉等[7]通過燃煤熱力分析發(fā)現(xiàn)：（1）當(dāng)燃煤煙氣溫度降低時(shí)，在爐膛內(nèi)汞會(huì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)如下：Hg (g)+