燃煤过程中汞的析出规律试验研究.pdf

第! “卷第#期 $ % % $年 ’ 5 3 - > 3 (?* / @ ! “A* @ # ) + / ;$ % % $收稿日期B $ % % C D C $ D ! C @基金项目B国家自然科学基金资助项目’ E F F % “ % C % ( G国家重点基础研究发展规划资助项目’ HC F F F % $ $ $ C $ ( G国家高技术研究发展计划资助项目’ $ % % C IIE $ F % # % ( @作者简介B任建莉J ’ C F 5 -: 2 33 - 8 5 , * - L3 - : 5 9 .9 3 , 5 * + 9 5 9 9 + 3. - 4L3 , > + , ;3 L5 9 9 5 * -0 , * L> * . / D 0 5 , 3 4R * 53 , R / . - : 95 9.L. 4 * ,9 * + , > 3* 03 - 8 5 , * - L3 - : . /R * / / + : 5 * - @W 2 5 95* , 65. 90 * > + 9 3 4* -: 2 3L3 > 2 . - 5 9 L * 0L3 , > + , ;3 L5 9 9 5 * -55 : 24 5 0 0 3 , 3 - : > * . / . - 4, 3 . > : 5 * -> * - 4 5 : 5 * - 9 @7 5 , 9 : / ; J: 2 3L3 , > + , ;> * - : 3 - : * 0 : 2 3, 3 9 5 4 + . / . 0 : 3 , > * . /> * L8 + 9 : 5 * -. - 4R ; , * / ; 9 5 95. 95 - 8 3 9 : 5 6 . : 3 455 : 24 5 0 0 3 , 3 - :: 3 LR 3 , . : + , 3. - 42 3 . : 5 - 6: 5 L3 @W 2 3, 3 9 + / : 95 - 4 5 > . : 3: 2 . : L3 , > + , ;5 -> * . / 4 + , 5 - 6> * . / > * L8 + 9 : 5 * -4 5 9 > 2 . , 6 30 . 9 : 3 , : 2 . -4 + , 5 - 6> * . / R ; , * / ; 9 5 9 @A3 . , / ;. / /* 0: 2 3L3 , > + , ;5 -> * . /9 . LR / 3 94 5 9 > 2 . , 6 3, . R 5 4 / ;5 -: 2 32 5 6 2: 3 LR 3 , . : + , 3 ’ . 8 * 8 3 , * / ; 9 5 9 @= 3 > * - 4 / ; J: 2 33 : R 3 , 5 L3 - : 953 , 3> . , , 5 3 4* + :5 -.0 5 : 3 4 D 8 3 4> * L8 + 9 : * ,. - 4.8 3 - > 2 D 9 > . / 3R + / 8 3 , 5 ; 3 4> * . /> * L8 + 9 : * , @W 2 33 : R 3 , 5 L3 - : . /4 . : .9 2 * 53 4: 2 . :: 2 39 R 3 > 5 . : 5 * -* 0L3 , > + , ;* > > + , , 5 - 6+ - 4 3 : 2 3 . 8 * 8 3 : 5*9 ; 9 : 3 L9 53 , 3 9 5 L5 / . , J8 + : , 3 9 + / : 9 0 , * L: 2 3 / . : : 3 , . , 3 > / * 9 3 : *: 2 . : 0 , * L+ : 5 / 5 : ;8 * 5 / 3 , 9 @ + , ;> * - > 3 - : , . : 5 * - 95 -: 2 30 / + 36 . 9, . - 6 30 , * L C %. - 4C EU 6 V AL!J. - 4: 2 . : : 2 3> * - : 3 - : * 0 P66$ Q5 -: 2 30 / + 36 . 9 5. 9 . 8 * + : # % S@W 2 3> * - : 3 - : * 0 L3 , > + , ;5 -: 2 3. 9 25. 9 8 3 / * 5$ % SJ52 5 > 29 + 6 6 3 9 : 3 4: 2 . : L* 9 : * 0 : 2 3 L3 , > + , ;53 - : 5 - : *: 2 3 0 / + 3 6 . 9 5 -6 . 9 3 * + 9 9 : . : 3 @W 2 3 9 3 0 5 - 4 5 - 6 9 . , 39 5 L5 / . , : *, 3 9 + / : 9, 3 R * , : 3 40 , * L / 5 : 3 , . : + , 3 @ * * / 5 - 6, . : 3* 0 2 * : 0 / + 36 . 95 9> * - 9 5 4 3 , 3 4: *8 3. -5 LR * , : . - :0 . > : * ,: 3 - 4 5 - 6: *5 - > , 3 . 9 3: 2 3> * - 8 3 , 9 5 * -, . : 5 ** 03 / 3 L3 - : . /L3 , > + , ;’ P66%(: *4 5 8 . / 3 - :L3 , > + , ;’ P66$ Q(55 : 29 / * 53 , > * * / 5 - 6, . : 3 @=c _> ‘ d ^ g B L3 , > + , ; G> * . / G> * L8 + 9 : 5 * - G9 R 3 > 5 . : 5 * -汞及其化合物是重要的环境污染物!即使在浓度非常低的情况下“它对人类和动植物都有相当大的毒性!汞是煤中最易挥发的痕量元素之一“由于煤的大量燃烧而排放的汞成为大气中汞污染的重要来源!自然界中汞有三种价态“元素汞#$% ?+ m* M溶液“两瓶#>?+)体积分数为- 6, D#(?()体积分数为1 % 6,溶液和m_F ?/)质量浓度为/ 6, D#(@ ?/)体积分数为1 % 6,溶液“测量烟气中两种汞的形态!取样结束后“分析各吸收液和瓷舟中残渣的含汞量!1 ! 1 ! (煤粉悬浮燃烧试验试验采用的煤粉悬浮燃烧试验台架为一多功能的煤粉燃烧+浙江大学学报)工学版,第+ :卷间可调!“ #给粉器$ % #混合段$ 9 7 ? 8 7 5 @ : 6 ; 7 8A 9 7 0 @ 16 9 B C 4 7 0 D 4 A> ; 5 B > ; =E 9 : 8 0 ; @ 燃烧过程的烟气由取样探枪采集F根据美国G H I推荐使用的J@ 8 5 7 0 ; # K? A 7 ;方法捕捉煤样燃 烧之后烟气中的汞形态!取样探抢采用纯度高L耐高温的石英管制成!管长- ! ,=F石英管上部取样气体入口处位于燃烧炉中心恒温段F取样管采样点温度即为燃烧炉出口处温度F此点以下“ ( M% -> =段为取样气体的快速冷却阶段F冷却段之后整个取样管缠绕电热带L并加裹保温层F以保持取样管内烟气温度在“ % - N左右O J@ 8 5 7 0 ; # K? A 7 ;方法所要求P !由抽气泵抽取烟气O抽气流量为( -Q R 3 F每次取样抽取时间(=0 @ F累计抽取烟气量为- ! - - ’%S= B R QTU B溶液的吸收瓶用以吸收K1% V 1F一个装有KSJ # K? A 7 ;方法进行!消解后得到的样品采用] ^ _# “ - “ “ I型原子荧光光谱仪测定其中的汞质量分数!%结果与讨论\ ! .小型煤粉炉系统的稳定性用兖州烟煤在炉温“ 3 # : > 5 B 46 9 B C 4 7 0 D 4 A> ; 5 B 4: ? : 8 4 = O _5 @ D 3 ; 9> ; 5 B P样品类别气态汞质量分数R O [ 1 XS=a ! “S; ! %S; ! ’算术平均值标准差TU B溶液O K1% VP( ! * ) %-’ ! - + -“( ! 2 7 3 0 ; 7 9 ’ 94 / 3 - 9 ’ 8 - 6 / / ’ 1- ) ?$ %. 0 1A 5 9 / ’ 0 64 / 3 - 9 ’ 8 - 6 / / ’ 1-B ) C:* ) * ) *气态汞和颗粒态汞的分布情况烟气中包括气态汞和颗粒态汞D以颗粒形式存在的汞可以部分地被袋式除尘器或静电除尘器等除尘设备除去)但是颗粒态汞大多存在于亚微米颗粒中D而一般除尘器对这部分粒径范围的脱除效率很低)飞灰中残留的碳颗粒对汞有吸附作用D吸附的程度取决于烟气的温度和飞灰颗粒的含碳量E表面性质等F @ GD而吸附了汞的碳颗粒可以被除尘设备从烟气中除去)燃煤中汞在飞灰中被富集D在底灰中被分散)飞灰颗粒越细则汞越高D H B I以上的汞存在于JB ) $?与烟气中其他成分发生反应:形成>$@ A $的化合物B C D:也有部分>$?被飞灰中残留的碳颗粒所吸附或凝结在其他亚微米飞灰颗粒表面上B @ ? ?P工况下燃烧%在小型煤粉炉试验台上:进行煤粉悬浮燃烧时温度对气态汞形态分布的影响试验%长广煤和兖州煤分别在图Q煤粉悬浮燃烧时温度对气态汞形态分布的影响E长广煤F“ # $ % KM N N . 0 5* N5 . /) . + ( 5 1 + .* 3 /. + 0 1 + 2- ) . 0 # ( 5 # * 34 1 + # 3 $) 1 6 7 . + # 8 . 40 * ( 60 * /9 1 - 5 # * 3E I , ( 3 $ $ 1 ( 3 $0 * ( 6 F 炉温为;= ? ?PG ;@ ? ?P和;; ? ?P工况下燃烧:取样点温度在R ? ?P左右%图H G K为长广煤分别在层燃和悬浮燃烧时烟气中气态汞的形态分布%层燃试验结果表明E如图H所示F :随着燃烧温度升高:烟气中的>$? $质量分数逐渐降低: >$@ A $质量分数逐渐升高%煤粉悬浮燃烧试验结果表明:气态汞 总量E包括了烟气中的>$@ A $和>$? $F在; ? S; TU $ $@ A $ 占气态汞总量的比例在; ; D在; R个电站进行的现场实 验结果表明\ >?H H和>$@ A $在燃煤电站烟气中的相对质量分数分别为C ZSC ? Z和R ? ZSK R Z% I ( + ) #B ; @ D认为在燃煤烟气中: @ ? ZST ? Z的汞为>$? $零价 汞: T ? ZSH ? Z的汞为>$@ A $%这与本文试验结果很接近:但本文试验中:烟气中>$@ A $的质量分数略微偏低: >$? $的质量分数略微偏高%原因可能是在烟气冷却阶段>$?和其他气体成分反应不够充分:这是由试验装置本身所局限的%由于试验中烟气反应段较短:从煤中蒸发出来的汞与其他气体反应的时间很短:有的反应不完全甚至还来不及发生:故气态汞中零价汞比例比实际中要高%] % ^煤粉悬浮燃烧时冷却速率对汞形态转化的影响从化学动力学的角度来看:烟气的冷却速率可以影响烟气中零价汞与其他气体成分的反应程度%用兖州煤在;= ? ?P炉温下进行燃烧试验:在其他;?R第R期任建莉:等\燃煤过程中汞的析出规律试验研究条件一样的情况下!改变取样点温度“ # $%至保温点温度# ? 2 @7 A . > 0 ; B 0 1 /; BC 0 D D . 2 . / B2 ; B . 71 DD E ? .( ; 7> 1 1 E 0 / (冷却速率6 F 5G7H#I’(E b 2 1 B . > B 0 1 /c( . / > @ !dD D 0 > . 1 D c0 2 e? ; E 0 B @b E ; / / 0 / ( ; / C - B ; / C ; 2 C 7; / C dD D 0 > .1 Df . 7 . ; 2 > g ; / CT . a . E 1 A L. /。