燃煤烟气中汞的形态分布特征及净化设备的除汞效果

论文摘要

汞是一种对环境和人类健康有害的重金属元素,为国内外极为关注的优先控制污染物。煤燃烧引起的汞排放已经成为最大的人为汞污染排放源。中国是世界上少数能源消耗以煤为主的国家,燃煤引起的环境污染十分严重,控制燃煤汞排放已成为我国急需解决的环境问题。燃煤电厂烟气中汞的形态分布特征及现有烟气净化设备的除汞效果,都对提出行之有效的控制汞排放的技术具有极其重要的意义。Ontario Hydro Method（OHM,安大略法）被认为是采集和分析燃煤烟气中不同形态汞的最精确方法之一。但该法设备多、装置大,不适合在部分采样空间狭小的电厂采样。因此,本论文基于OHM的原理,研究了一种小型便携的燃煤烟气汞采样和测定方法,并利用该法在燃煤电厂净化设备的进出口进行气态汞和颗粒汞的取样分析,初步研究了电厂烟气中汞的形态分布特征和净化设备协同除汞的效果,为提出经济有效的控汞方法提供了理论依据。首先,建立了实验室Ontario Hydro标准方法和简化便携烟气汞采样法,两种方法的对比表明:二者各形态汞及总汞的回收率接近;高汞煤烟气中汞的采集适合采用6个小瓶的简化法,5个小瓶的简化法适合低汞煤;实验室采用的两种煤样燃烧后烟气中汞的形态分布规律相似,都是颗粒态汞较少,主要以气态汞形式存在,其中又以元素汞为主。其次,利用简化便携烟气汞采样法对3个电厂各净化设备的进出口和1个汞废弃物回收处置厂的排放尾气进行了汞浓度的测试,结果表明:煤种不同,烟气中汞的形态分布不同,电厂1和电厂2烟气中汞的排放以气态元素汞为主,电厂3以气态氧化态汞和元素汞排放为主,颗粒态汞很少;静电除尘器（ESP）对颗粒态汞的去除率接近100%,湿法烟气脱硫装置（WFGD）对Hg2+的去除作用显著;小型汞废料回收处置厂的测定结果初步证实简化便携烟气汞采样法可在冶炼行业使用。最后,结合实验结果探讨了煤中汞的含量、烟气中汞形态分布的特征及影响因素,结果表明:电厂燃用煤样中汞的含量变化较大,煤中灰分的含量与烟气中颗粒态汞的含量呈现出正相关,煤中氯的含量与烟气中氧化态汞含量也呈现出正相关;汞在3个电厂的排放特性是:在飞灰和底灰中的含量较低,在石膏中富集;电厂1和电厂2各净化设备出口中以气态元素汞为主,电厂3以气态氧化态汞和元素汞为主;3个电厂烟气净化设备对总汞的脱除率分别为73.51%、84.87%、54.37%;烟气中控汞的关键是控制元素汞的排放,可以考虑在颗粒控制装置之前向烟气中喷入载卤素活性炭或在脱硫装置中添加可使Hg0氧化的材料,以提高汞的去除率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 环境中汞的污染
• 1.1.1 环境中汞污染的来源
• 1.1.2 汞污染的危害
• 1.1.3 汞环境污染现状
• 1.2 煤中的汞
• 1.2.1 煤中汞的分布及赋存状态
• 1.2.2 煤燃烧过程中汞的迁移转化及影响因素
• 1.2.3 燃煤烟气中汞的形态分布及排放特性
• 1.2.4 中国燃煤汞排放状况
• 1.3 燃煤电厂净化设备对烟气中汞脱除的效果
• 1.3.1 除尘设备对汞脱除的效果
• 1.3.2 脱硝设备对汞脱除的效果
• 1.3.3 脱硫装置对汞脱除的效果
• 1.4 燃煤烟气中汞的测量方法
• 1.4.1 烟气中总汞的测量方法
• 1.4.2 烟气中形态汞的测量方法
• 1.4.3 各种方法的比较
• 1.5 安大略方法及其应用
• 1.5.1 安大略方法原理及装置
• 1.5.2 安大略方法的应用
• 1.6 本论文研究的目的、意义、内容和技术路线
• 1.6.1 课题来源
• 1.6.2 本论文研究的目的和意义
• 1.6.3 研究内容
• 1.6.4 技术路线
• 第二章 烟气中汞形态测定标准方法的建立及其简化
• 2.1 实验设备和试剂
• 2.1.1 实验设备
• 2.1.2 实验试剂
• 2.2 煤样中汞含量的测定
• 2.2.1 煤样消解方法
• 2.2.2 汞的测试分析方法
• 2.3 样品采集及分析方法
• 2.4 煤燃烧温度的释汞变化
• 2.5 实验室Ontario Hydro 标准方法的建立
• 2.5.1 Ontario Hydro 标准方法实验装置
• 2.5.2 滤膜及吸收液的转移和消解
• 2.5.3 样品测定原理
• 2.6 基于OHM 原理的简化便携烟气汞采样法的建立
• 2.6.1 燃煤烟气中汞形态分析的便携实验装置
• 2.6.2 滤膜及吸收液的转移和消解
• 2.6.3 样品的测定
• 2.7 实验结果与分析
• 2.7.1 QA/QC
• 2.7.2 煤样的主要成分
• 2.7.3 Ontario Hydro 标准方法结果与分析
• 2.7.4 基于OHM 原理的简化便携烟气汞采样法的测定
• 2.7.5 燃煤烟气中汞的形态分布及其影响因素初探
• 2.8 小结
• 第三章 燃煤电厂烟气中汞形态的分布
• 3.1 现场预实验
• 3.1.1 WJ 热电厂
• 3.1.2 上海交通大学膳食科锅炉房2#锅炉
• 3.1.3 TP 热电厂
• 3.2 电厂1 燃煤锅炉烟气中汞的形态分布
• 3.2.1 测试锅炉介绍
• 3.2.2 煤样采集及分析方法
• 3.2.3 采样点设置和样品分析方法
• 3.2.4 测试结果与分析
• 3.3 电厂2 燃煤锅炉烟气中汞的形态分布
• 3.3.1 测试锅炉介绍
• 3.3.2 煤样采集及分析方法
• 3.3.3 采样点设置和样品分析方法
• 3.3.4 测试结果与分析
• 3.4 电厂3 燃煤锅炉烟气中汞的形态分布
• 3.4.1 测试锅炉介绍
• 3.4.2 煤样采集及分析方法
• 3.4.3 采样点设置和样品分析方法
• 3.4.4 测试结果与分析
• 3.5 汞废料回收处置厂排放尾气中汞的形态分布
• 3.6 小结
• 第四章 电厂汞的排放特性及烟气净化设备对同时除汞效果的分析
• 4.1 煤中汞的赋存状态初探及影响烟气中汞形态分布的因素
• 4.2 汞富集因子与排放因子
• 4.3 煤燃烧后（炉膛出口）烟气中汞的形态分布
• 4.4 ESP 出口烟气中汞的形态分布
• 4.5 WFGD 出口烟气中汞的形态分布
• 4.6 烟气净化设备对总汞的脱除率
• 4.7 汞污染控制的关键及建议
• 4.7.1 提高除尘设备脱汞性能的方法
• 4.7.2 提高脱硫设备脱汞性能的方法
• 4.7.3 SCR 的应用
• 4.7.4 脱汞塔的建立
• 4.8 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 附录（采样照片）