燃煤烟气中单质汞吸附与氧化机理研究进展

燃煤电厂汞排放控制是当前的研究热点,实现燃煤烟气中汞的脱除涉及两个非常重要的过程:吸附与氧化。本文概述了汞在吸附剂表面吸附的相关理论和单质汞的催化氧化机理,结合碳基和非碳基吸附剂相关吸附特性的研究现状,对汞的吸附机理进行了讨论,回顾了SCR、碳基、以及金属和金属氧化物三种常见催化剂对单质汞的催化氧化性能并总结了其可能存在的机理。指出吸附剂表面活性位是决定其对汞吸附效果的关键因素,异相反应是单质汞氧化的重要途径,吸附和氧化是相辅相成的,不同催化剂不同气氛下氧化机理不同。并提出通过氯化物等物质改性能够提高吸附剂的吸附效果,深入研究汞的异相反应机理并开发经济有效的汞脱除方法是今后的研究方向。

CaCl_2改性选择性催化还原催化剂氧化汞的实验与机理研究

基于选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化剂对单质汞的氧化受煤中氯含量的限制,提出利用氯化钙改性SCR催化剂促进单质汞的氧化。在固定床实验台上研究了不同氯化钙添加量下SCR催化剂对单质汞的氧化性能,进而利用基于密度泛函的理论方法计算了单质汞在催化剂以及改性后的催化剂表面的吸附行为。结果表明,单独的SCR催化剂对单质汞的氧化效果很小,氧化效率仅为7%,添加1%的氯化钙后氧化效率提高到79%。进一步的理论计算表明,氯化钙中的氯容易与V2O5表面的氧结合,起到改性SCR催化剂的作用,而Hg0在改性后的V2O5表面可以生成稳定的HgCl,其中HgCl一部分脱附到烟气中,一部分吸附在催化剂表面,有利于单质汞的氧化。

CaCl_2添加对热解煤中汞析出规律影响的实验研究

在程序升温热解反应装置上,研究了低氯煤中添加不同氯含量(质量分数0.1%、0.3%、0.5%)的CaCl2对煤热解过程中汞析出规律的影响。实验结果表明,温度是影响汞析出的关键因素;随着氯添加量的增加,Hg2+析出比例呈上升趋势,且汞的最佳析出温度降低,汞的释放率也有所降低;随着热解气氛中O2比例的增加,Hg2+比例也略有增加;较高的升温速率能加快汞的释放,也能提高Hg2+的比例。低氯煤中添加氯化钙能够强化单质汞的氧化。

新型开敞式泵装置模型试验与内流分析

针对新型开敞式轴流泵装置,设计和制作模型泵装置,测得5个叶片角度下模型泵装置的动力特性、3个叶片角度下的汽蚀特性和叶片角-2°下的飞逸特性。研究结果表明,该形式轴流泵装置在装置扬程1.86~3.8m具有较高的装置效率,在叶片角-4°时的最高效率可达74.4%,较大范围运行工况下的汽蚀性能优良,单位飞逸转速298.7r/min,事故飞逸安全。利用三维湍流数值模拟得到了叶片角度0°整体泵装置外特性和内部流动特征,并与试验结果进行了比较。结果表明,设计工况下两者较吻合,偏离设计工况有一定偏差,但效率偏差均小于1.6%;钟形进水流道流态较好,但出水流道存在两个漩涡流,流态相对较差。研究结果对大型排涝泵站的优化设计具有重要参考价值。

管内插入螺旋翅片流动与传热特性的数值模拟

为研究管内插入螺旋翅片在低雷诺数下流动与传热特性,利用层流模型和周期性边界条件进行了3维数值模拟,以水为介质,在恒热流条件下,分别选取4种不同螺旋翅片高度(h=2、4、6、8 mm)和节距(P=20、40、60、80 mm)组成的16组结构参数,并对每组结构参数在两个不同雷诺数(Re=450、650)下进行模拟;讨论了螺旋翅片高度和节距对努赛尔数、阻力系数、综合性能、场协同性能和涡量的影响。结果发现,内插螺旋翅片能够显著强化换热,在较小片高时,翅片节距之间容易产生横向漩涡;除节距和片高同时较小的情况外,努赛尔数和阻力系数随节距增大而减小,随片高增大而增大;适当选择片高和节距数值,可以提高综合换热性能。

烧结烟气脱硫脱硝工艺选择

随着钢铁行业超低排放要求的提出,烧结烟气脱硝改造势在必行。介绍了烧结烟气的特点及污染物的来源,对主流的几种烧结烟气脱硫脱硝工艺的优缺点进行了对比分析,并针对不同的情况对工艺的选择提出了建议。

水引射蒸汽引射器的数值模拟

建立了水引射水蒸汽的引射器3维数值模型,以欧拉-欧拉双流体模型为基础,结合基于热平衡的直接接触冷凝传热传质模型,对引射器内发生的两相流流动和传热传质过程进行了数值计算。考察了引射器进出口流体参数变化对引射器引射系数、升温能力的影响,同时获得了引射器内汽水分布和温度压力场的变化规律。计算结果表明,引射器引射系数随一次流压力升高而略有升高,随一次流水温的升高和被引射蒸汽压力的降低而降低;进出口温升变化规律则与引射系数相同;引射器出口背压升高导致引射系数降低,且升高至一定值时,引射器出现回流。计算所得规律与实验所得一致,表明提出的模型具有一定参考价值。

焦炉烟气脱硫脱硝技术研究进展

对焦炉烟气的污染物来源、控制措施及烟气特点进行了分析,重点介绍了几种主流焦炉烟气脱硫脱硝技术的研究及应用进展,分析其各自的优势及存在的问题,并对焦炉烟气治理提出相关建议。

CaCl_2添加对煤热解过程中汞形态转化影响的实验

基于单质汞是煤热解烟气中主要汞存在形态，提出煤中添加 CaCl2并协同 SCR 催化剂促进热解烟气中单质汞的转化。利用程序升温热解实验台研究煤在热解时汞析出速率及累积释放率，通过积分各形态汞的总析出量分析汞的形态转化，考察煤中添加 CaCl2以及与 SCR 催化剂协同作用对汞的形态转化的影响。结果表明，温度是影响汞析出速率的关键因素，低于430℃时析出速率随温度升高而升高，之后随温度升高而降低；总汞累积释放率在400~500℃随温度呈明显线性正相关关系，600℃时累积释放率达90％左右。随着氯添加量的增加，Hg2＋比例明显提高，在催化剂协同作用下，绝大部分单质汞被氧化成氧化态汞，有利于汞的脱除。

双循环湿法烟气脱硫流动传质模拟

采用Euler-Lagrange方法建立了双循环湿法烟气脱硫塔内气液两相流体动力学模型,并基于双膜理论建立了SO2传质模型。通过相应的用户自定义函数模块将SO2吸收程序嵌入FLUENT软件,对中试双循环湿法烟气脱硫塔进行了模拟计算,模拟结果由对应的中试试验进行了验证。分析了主要运行参数对脱硫效率的影响,讨论了上、下循环回路中的气液膜传质阻力。结果表明:液气比和截面气速增大有利于提高脱硫效率;塔内气液传质过程整体为液膜控制,下循环气液膜阻力比约为0.35,上循环约为0.65。模拟结果同试验数据相比误差在5%以内,说明该数值模拟方法可以用来指导大型双循环塔的优化设计和预测塔内SO2分布及脱硫效率。

莱钢焦炉烟气治理方案研究与应用分析

以莱钢焦化厂5#焦炉烟气治理为例,对焦炉烟气的特点进行介绍。根据研究,选用"除尘除焦油器+GGH+活性焦脱硫+GGH+低温SCR脱硝+引风机+原烟囱排放"的工艺系统,总结运行效果及运行中存在的问题。运行实践表明采用该工艺后焦炉污染物脱除效果良好,排放指标达到了超净排放的标准。