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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,然后将飞灰和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。
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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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