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钙与卤素添加对颗粒汞形成影响规律的研究

作　者: 陈丹峰
导　师: 高正阳
学　校: 华北电力大学
专　业: 热能工程
关键词: 汞煤粉燃烧卤素催化剂
分类号: X773
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

汞污染形势日益严峻,燃煤电厂汞排放已经成为大气中汞污染的最大来源,对生态环境和人类健康造成了巨大的危害,如何应对燃煤汞污染的问题已经成为国际上的前沿课题。本文针对促进燃煤过程中颗粒汞生成的问题,通过在不同的煤种中加入以Br盐化合物为代表的卤族元素和一些钙基化合物,来研究燃烧产生的灰样中的颗粒汞生成情况,同时也对钙基吸附剂掺入煤粉后烟气中汞含量的变化做了初步的实验研究。本文的实验是在一维煤粉刚玉沉降炉上完成的,燃烧温度为1250℃,设定合适的给煤量和给风量,用烟气分析仪监测烟气成分的变化,保证工况稳定,样品的消解采用了HNO3—HCl—HF消解系统,消解结果用QM208型原子荧光测汞仪测量,同时也用DMA—80型固液相直接测汞仪配合测量,对测量结果进行校对,对灰样也进行了EDS,SEM,XRD等方面的检测,从微观上和元素组成上分析可能的催化机理。实验发现,KBr和CaBr2对颗粒汞的形成都有比较明显的催化效果,在加入Br盐的灰样中可以明显检测到HgBr的物相,但在微观结构上两者却有比较明显的区别,KBr的添加使灰样中含铁的漂珠增多,随着添加比例的增大,灰样变得松散,而CaBr2则容易使灰样发生积聚反应。不同的Br盐在不同的煤种中有不同的有效区间,灰样中颗粒汞的含量随着灰样粒径的减小而增大。在钙基吸附剂对烟气汞的影响实验中发现,SO2气体的存在能大大增加钙基吸附剂对单质汞的吸附效果,使钙基吸附剂在物理和化学两方面加强对汞的脱除效果。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 燃煤过程中汞污染的研究背景及防治意义  9-10
  1.2 汞污染的研究现状及机理  10-13
    1.2.1 汞的理化性质及主要用途  10-11
    1.2.2 煤中汞的存在状态  11-12
    1.2.3 燃煤过程中汞的排放  12-13
  1.3 脱汞技术的国内外研究现状  13-15
    1.3.1 燃烧前的脱汞技术  13-14
    1.3.2 燃烧中的脱汞技术  14
    1.3.3 燃烧后的脱汞技术  14-15
  1.4 本文研究内容及方法  15-16
第2章汞的催化氧化及化学平衡理论  16-26
  2.1 汞的形态转化  16-18
    2.1.1 汞的形态转化的规律  16-17
    2.1.2 燃煤过程中影响汞形态转化的因素  17-18
  2.2 氯元素及金属对汞氧化的影响  18-21
    2.2.1 氯元素对汞氧化的影响  18-20
    2.2.2 金属化合物对汞氧化的影响  20-21
  2.3 汞氧化的化学热力学原理  21-25
    2.3.1 化学热力平衡计算方法  21
    2.3.2 Gibbs 自由能最小法的原理  21-25
    2.3.3 Gibbs 自由能最小化法的优势和局限性  25
  2.4 本章小结  25-26
第3章实验系统及方法  26-36
  3.1 实验装置及实验方法简介  26-28
    3.1.1 一维煤粉垂直刚玉沉降炉  26-27
    3.1.2 烟气汞的测量装置  27-28
  3.2 燃烧工况  28-29
  3.3 样品制备  29-31
    3.3.1 实验煤种  29-30
    3.3.2 不同粒径飞灰样品的制备  30
    3.3.3 飞灰样品的特性描述  30-31
  3.4 分析测试  31-35
    3.4.1 实验药品及仪器  31-32
    3.4.2 分析测试基本流程  32-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章卤素催化剂添加对燃煤工程中汞形态变化影响的研究  36-56
  4.1 实验内容  36
  4.2 KBr 添加对汞形态变化的影响  36-47
    4.2.1 KBr 添加后所取得的灰样的各种特性  37-42
    4.2.2 不同煤种，不同粒径添加催化剂对汞氧化的影响  42-47
  4.3 CaBr_2 添加对汞形态变化的影响  47-54
    4.3.1 CaBr_2 添加后所取得的灰样的各种特性  47-51
    4.3.2 不同煤种，不同粒径添加CaBr_2 对汞氧化的影响  51-54
  4.4 卤素催化剂对汞氧化和吸附性能评价  54
  4.5 本章小结  54-56
第5章钙基吸附剂对燃煤烟气汞脱除的初步研究  56-63
  5.1 钙基吸附剂的脱汞机理及实验内容  56-57
  5.2 实验装置、实验流程及工况  57-59
    5.2.1 实验装置介绍  57-58
    5.2.2 实验流程介绍  58
    5.2.3 实验工况介绍  58-59
  5.3 实验结果分析  59-62
  5.4 本章小结  62-63
第6章结论与展望  63-65
参考文献  65-68
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果  68-69
致谢  69-70
详细摘要  70-78

钙与卤素添加对颗粒汞形成影响规律的研究

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