燃煤煙氣中SO2、NO和Hg0一體化控制實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、傳統(tǒng)上，燃煤煙氣中二氧化硫、氮氧化物和汞常采用在燃煤鍋爐后分設(shè)煙氣脫硫、煙氣脫硝和活性炭噴入等裝置來實(shí)現(xiàn)控制，這種分級(jí)治理方式存在占地面積大、設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用高和煙氣系統(tǒng)穩(wěn)定性差等不足。因此，開發(fā)設(shè)備投資費(fèi)用少、運(yùn)行成本低和環(huán)境友好的燃煤煙氣一體化脫硫脫硝脫汞新工藝具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值，已成為大氣污染控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　本文通過文獻(xiàn)調(diào)研和大量實(shí)驗(yàn)，制備了多種可用于同時(shí)脫硫脫硝或同時(shí)脫硫脫硝脫汞的復(fù)合氧化劑，包括H2

2、O2/S、Fenton/P、Fenton/P/C、NaClO2/B和NaClO2/H。采用自行設(shè)計(jì)的類氣相預(yù)氧化結(jié)合吸收反應(yīng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，考察了復(fù)合氧化劑制備條件及反應(yīng)條件對(duì)脫硫脫硝脫汞的影響，確立了多種復(fù)合氧化劑的最佳實(shí)驗(yàn)條件:(1)H2O2/S脫硫脫硝脫汞的最佳實(shí)驗(yàn)條件如下:復(fù)合氧化劑中S與H2O2的摩爾濃度比為0.2∶8mol/mol，復(fù)合氧化劑pH為5.5，反應(yīng)溫度為120℃，模擬煙氣氣速為2.0L/min，復(fù)合氧化劑加入速率為40

3、μl/min，所得脫硫脫硝脫汞效率分別為100％、83.2％和91.5％。(2)Fenton/P/C脫硫脫硝脫汞的最佳實(shí)驗(yàn)條件如下:復(fù)合氧化劑中H2O2、FeSO4、P和C的摩爾濃度比為4mol/L∶4mmol/L∶1mol/L∶40mmol/L，復(fù)合氧化劑pH為1.1，反應(yīng)溫度為130℃，模擬煙氣氣速為1.0L/min，復(fù)合氧化劑加入速率為150μl/min，所得脫硫脫硝脫汞效率分別為100％、78.9％和83.9％。(3)NaClO

4、2/B同時(shí)脫硫脫硝脫汞的最佳實(shí)驗(yàn)條件如下:復(fù)合氧化劑中NaClO2與B的摩爾濃度比為1.5∶0.05mol/mol，復(fù)合氧化劑pH為7.0，反應(yīng)溫度為140℃，模擬煙氣氣速為3.0L/min，復(fù)合氧化劑加入速率為250μl/min，所得同時(shí)脫硫脫硝脫汞效率分別為100％，91％和93％。(4)NaClO2/H同時(shí)脫硫脫硝脫汞的最佳實(shí)驗(yàn)條件如下:復(fù)合氧化劑中H和NaClO2的摩爾濃度比為4∶0.1 mol/mol，復(fù)合氧化劑pH為4.5，

5、反應(yīng)溫度為150℃，模擬煙氣氣速為3.0L/min，復(fù)合氧化劑加入速率為200μl/min，所得同時(shí)脫硫脫硝脫汞效率分別為100％，87％和92％。此外，研究還進(jìn)行了以腐植酸鈉為吸收劑的脫硫脫硝實(shí)驗(yàn)，其最佳實(shí)驗(yàn)條件如下:HA-Na濃度為0.04mol/L，反應(yīng)溫度為50℃，HA-Na溶液pH為12，模擬煙氣氣速為3L/min，所得SO2、 NO2和NO的脫除效率分別為100％、99.6％和65％。通過上述研究，提出了多種新型燃煤煙氣凈化

6、工藝一類氣相預(yù)氧化結(jié)合吸收反應(yīng)的一體化脫硫脫硝脫汞方法，
　　采用能譜分析(Energy Dispersive Spectroscopy，EDS)、X射線衍射(X-raydiffraction，XRD)、掃描電子顯微鏡(Scanning electron microscope，SEM)、冷原子熒光光譜分析(Cold vapor atomic fluorescence spectrometer，CVAFS)、X射線光電子能譜分析(X

7、-ray powder spectrometer，XPS)等表征手段，確定了類氣相預(yù)氧化脫硫脫硝脫汞的主要產(chǎn)物。含硫產(chǎn)物主要為硫酸鈣和亞硫酸鈣，含氮產(chǎn)物主要為硝酸鈣和亞硝酸鈣，含汞產(chǎn)物主要為HgO、HgCl2及HgSO4。通過傅里葉轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析儀(Fourier Transform infrared spectroscopy，F(xiàn)T-IR)、XRD和EDS表征，確定了吸收脫除實(shí)驗(yàn)的主要產(chǎn)物為硫酸鈉和HA。根據(jù)表征結(jié)果和相關(guān)文獻(xiàn)，推測(cè)

8、了H2O2系列和NaClO2系列復(fù)合氧化劑的脫硫脫硝脫汞反應(yīng)機(jī)理以及HA-Na吸收SO2、NO和NO2的反應(yīng)機(jī)理。
　　通過宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，計(jì)算得出H2O2系列脫硫脫硝脫汞的反應(yīng)級(jí)數(shù)為準(zhǔn)一級(jí)，H2O2/S脫硫脫硝脫汞表觀活化能分別為22.33、23.75和24.11 kJ/mol，F(xiàn)enton/P脫硝的表觀活化能為14.1 kJ/mol，F(xiàn)enton/P/C脫汞的表觀活化能為14.3kJ/mol。脫硝動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，復(fù)合氧化劑