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HBT滤料负载飞灰-CaO吸附剂脱除燃煤烟气中Hg~0的试验研究

作 者: 王欢
导 师: 刁永发
学 校: 东华大学
专 业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 飞灰 CaO 纤维滤料 粉尘层 脱除率 Hg~0
分类号: X51
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


燃煤导致的汞污染已受到广泛的关注,由于单质汞的理化性质,决定了对汞污染控制技术主要集中在如何控制单质汞方面。我国863计划也将燃煤汞排放控制技术的开发,作为其中一项重要的研究内容,本文的研究内容也是这些研究计划中的一个重要组成部分。首先对固定床实验系统和计算方法进行了简单介绍,然后将飞灰CaO掺混按一定的优化配比制作飞灰-CaO吸附剂。对飞灰和飞灰-CaO吸附剂进行了电镜扫描和相关物性参数测定分析,并得到飞灰-CaO吸附剂表面十分粗糙,明显有曾受到侵蚀的痕迹,飞灰表面增加了很多小颗粒,形成很多的皱褶,比表面积明显增加,微孔结构得到丰富。在固定床试验系统上研究了燃煤飞灰和飞灰-CaO吸附剂对模拟燃煤烟气中Hg0的脱除性能,并讨论了在不同飞灰与CaO掺混比条件、汞入口浓度、吸附反应温度、粒径分布以及HCl气氛等因素对飞灰和飞灰-CaO吸附剂脱除Hg0的影响。为本位研究纤维滤料负载飞灰-CaO吸附剂联合脱除模拟烟气中Hg0的试验研究提供有益地参考。研究表明:燃煤飞灰对Hg0有一定的脱除能力,虽然与活性炭相比能力相差很大,但是作为廉价吸附剂具有很大的利用价值。飞灰和CaO掺混制得的飞灰-CaO吸附剂对Hg0的吸附效率明显高于飞灰对Hg0的吸附效率,并在飞灰和CaO的掺混比为2:1时达到了最优配比,对Hg0的吸附效率最大。吸附反应温度、粒径分布以及HCl气氛等因素对飞灰-CaO吸附剂脱除Hg0的有一定的影响:随着汞入口浓度的增大,飞灰对Hg0的吸附效率呈现出不规律的变化,但飞灰对汞的吸附量相应的增加;掺混比为2:1的飞灰-CaO吸附剂对模拟烟气中Hg0的吸附效率随吸附反应温度的降低而升高,可知吸附过程中物理吸附占主导;飞灰-CaO吸附剂的粒径过大或者过小都会影响其对Hg0的脱除效率,在粒径范围为43-75μm能达到最好的效果,最大吸附效率达41%;随着模拟烟气中HCl的浓度增加飞灰-CaO吸附剂对Hg0的吸附效率越高,但不是呈现出线性增长模式,是由于HCl气提可以增强飞灰-CaO吸附剂对Hg0的化学吸附,从而提高吸附效率。在固定床上研究了飞灰、飞灰-CaO吸附剂分别与纤维滤料联合脱除Hg0性能的影响进行了研究,并讨论了吸附剂粒径分布、汞入口浓度、吸附反应温度、以及HCl气氛等因素对纤维滤料负载吸附剂粉尘层对Hg0吸附性能的影响。研究表明:华博特(HBT)滤料负载飞灰-CaO吸附剂粉尘层对Hg0的联合脱除效率明显高于HBT滤料负载飞灰粉尘层对Hg0的联合脱除效率。分析飞灰-CaO吸附剂与HBT滤料联合脱除Hg。的试验,可知随着汞入口浓度的增加,对Hg-的联合脱除效率并没有随之增高,而是呈现出一种不规则的变动方式;吸附反应温度的升高,飞灰-CaO吸附剂与HBT滤料对Hg0的联合脱除效率下降,说明在该吸附过程中物理吸附占主导;随着模拟烟气中HCl的浓度增加,HBT滤料负载飞灰-CaO吸附剂对Hg0的脱除效率高。最后根据吸附床内气相以及吸附剂孔内质量平衡,利用等温吸附平衡关系式分别建立了飞灰、飞灰-CaO吸附剂以及纤维滤料负载飞灰-CaO吸附剂对单质汞吸附的动力学模型,并与试验结果进行拟合得到吸附过程的一些参数,为进一步的预测提供参考。

全文目录


摘要  5-8
ABSTRACT  8-10
目录  10-12
第一章 绪论  12-23
  1.1 课题研究的背景  12-13
  1.2 燃煤汞污染  13-15
    1.2.1 燃煤燃烧过程中汞污染物形成及演化的热力学过程  13-14
    1.2.2 燃煤汞污染现状  14-15
  1.3 燃煤汞污染控制国内外研究现状  15-18
    1.3.1 活性炭吸附剂  16
    1.3.2 炭纤维吸附剂  16-17
    1.3.3 钙基吸附剂  17
    1.3.4 矿石吸附剂  17-18
    1.3.5 其他新型吸附剂  18
  1.4 燃煤飞灰脱汞研究进展  18-20
  1.5 飞灰吸附脱除汞的数值模拟现状  20-21
  1.6 燃煤飞灰脱汞发展趋势  21
  1.7 本文研究的主要内容和方法  21-23
第二章 改性飞灰脱除Hg~0的试验研究  23-46
  2.1 引言  23
  2.2 固定床试验系统介绍及稳定性分析  23-26
    2.2.1 固定床试验系统介绍  23-25
    2.2.2 实验步骤  25
    2.2.3 固定床实验系统可靠性测试  25-26
  2.3 飞灰脱除Hg~0的试验研究  26-36
    2.3.1 试验部分  26-29
    2.3.2 试验结果和分析  29-36
  2.4 飞灰-CaO吸附剂脱出Hg~0的试验研究  36-43
    2.4.1 试验部分  37-38
    2.4.2 实验结果和分析  38-43
  2.5 本章小结  43-46
第三章 飞灰-CaO吸附剂和HBT滤料联合脱除Hg~0的试验研究  46-56
  3.1 引言  46-47
  3.2 实验材料及其表征  47-49
  3.3 滤料负载吸附剂粉尘层对Hg~0的吸附效果研究  49-55
    3.3.1 滤料负载飞灰-CaO吸附剂粉尘层对Hg~0的吸附效果影响  49-50
    3.3.2 粒径分布对滤料负载吸附剂粉尘层对Hg~0的吸附效果影响  50-52
    3.3.3 汞入口浓度对负载粉尘层吸附性能的影响  52-53
    3.3.4 吸附反应温度对飞灰吸附性能的影响  53
    3.3.5 HCl气氛下滤料负载粉尘层对Hg~0的联合脱除性能  53-55
  3.4 本章小结  55-56
第四章 固定床汞吸附模型  56-73
  4.1 引言  56
  4.2 吸附剂吸附汞的模型  56
  4.3 固定床吸附汞模型的建立  56-68
    4.3.1 扩散机理和扩散方程  56-59
    4.3.2 吸附平衡关系式  59-61
    4.3.3 吸附剂固定床吸附模型方程建立的假设  61
    4.3.4 固定床内气相质量衡算方程的建立  61-63
    4.3.5 吸附剂内质量衡算方程的建立  63-66
    4.3.6 模型参数的确定  66-67
    4.3.7 模型的计算  67-68
  4.4 固定床汞吸附模型数值计算结果与讨论  68-72
  4.5 本章小结  72-73
第五章 全文总结及展望  73-78
  5.1 本文主要内容及研究结果  73-77
  5.2 展望  77-78
参考文献  78-86
攻读硕士学位期间的研究成果  86-88
致谢  88

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 大气污染及其防治
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