PDF《燃煤飞灰对锅炉烟道气中 Ηγ 0 的吸附特性》

燃煤飞灰对锅炉烟道气中 Ηγ

0 的吸附特性 王立刚? ? 彭苏萍? ? 陈昌和? ??1 清华大学热能工程系 ? 北京 ?????? ??1 中国矿业大学资源开发工程系 ? 北京 ??????? 摘要 ? 在实验室模拟研究了燃煤飞灰颗粒组分对燃煤烟道气中气相 ??的吸附脱除特性 ? 试验结果表明 ???吸附 量随飞灰烧失量的增长而增大 ? 飞灰中不同类型介质的气相 ??吸附特性差异显著 ? 其中未燃尽炭的 ??吸附性 能最强 ? 吸附剂 ?∞* 比表面积与其 ??吸附量呈正相关关系 ? 载气气相 ??浓度与 ??吸附量成非线性正相关关 系?即??浓度为 ? ? ?? ? ? 时的 ??吸附量只有 ? ? ?? ? ? 的??? ? 吸附温度与 ??吸附量呈较显著负相关关系 ? 残炭 表面的含氧官能团 ≤ ? 有利于 ??的氧化和化学吸附 ? 燃煤飞灰炭粒所具有的多孔隙结构和巨大比表面积有 利于吸附脱除烟道气中 ??污染物 ? 关键词 ? 燃煤飞灰 ?未燃炭 ?汞 ?吸附 中图分类号 ?÷??? 文献标识码 ?? 文章编号 ? ????2????????????2??2???? 基金项目 ? 国家杰出青年基金资助项目?????????? 作者简介 ? 王立刚????? ? ? ? 男?博士后 ? 讲师 ? 主要研究方向 为矿物加工技术和烟气有害物的传质 !吸附分离和 脱除等 ? 收稿日期 ? ????2??2?? ? 修订日期 ? ????2??2?? Τηε Εξπερι? εντα λ Στυδψτο Ηγ

0 Αδσορπτιον οφ Φ λψ Αση ιν Φ λυε Γασ ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? °? ?? ≥∏ ? ? ?? ? ? ≤? ? ? ≤? ? ?? ? ? ? ??1 ?? ? ? ? ? ?? ??? ? * ? ? ? ?? ? ∞?? ? ?? ? ? ? ??? *? ? ???∏ ? ?? ? √? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ???????? ? ≤? ? ????1 ?? ? ? ? ? ?? ??? ? ? ? ? ?∏ ? ? ? ∞?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ∞?? ? ?? ? ? ? ??? ≤ ? ? * ? ?? ? ? ? ???????? ? ≤? ? ?? ? Αβσ τραχτ :* ? ? ?∏ ??? ? ?? ? ?∏ ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ?? ?? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ? ? ?∏ ? ? ? ? ?? ? ?? ? ∏ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ∏ ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ? ? ?? ?? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ∏ ? ? ?? ??? ?? ?∏ ??? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ?∏ ? ?? ? ? ∏? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ???? √? ?∏ ? ?? ? ??? ∏ ? ?? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? *? ?? ∏ ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ?∞* ? ? ?

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2 ∏?≈?? 预测在燃烧区后部???? ? ??? ε ? ?部分 ?? ? 被氧化为气相 ??≤? ? ? 其他测试数据也表明 随反应条件不同 ? 有?? ? ? ?? ? 的气相 ?? ? 被 氧化形成 ??≤? ? ? 在温度低于 ??? ε ? ??? ε 时??? ? 的氧化热化学反应停止进行 ? 而燃煤电厂是汞污染物的重要排放源≈?? ? 由于我国煤炭占能源结构比例大 ? 所以燃煤 ?? 污染更加突出 ? 对人类健康和环境有明显危害 ? ??及其化合物可通过呼吸道 !皮肤和消化道等 不同途径侵入人体 ? 造成神经性中毒和深部组 织病变 ? 而且汞毒性具有积累性 ? 往往需几年或 十几年才有表现 ? 所以燃煤汞污染越来越被人 们所重视 ? 大量研究表明 ? 烟道气中气相 ??浓度与燃 煤飞灰及原料煤特性相关性显著 ? 大约 ?? ? 的??会因飞灰自吸附脱除效应而被脱除 ? 这可能 与飞灰中高残炭组分含量有关≈?? ? 由此可见 ? 燃 煤飞灰的汞吸附反应特性对于汞污染控制有重 第?? 卷第 ? 期???? 年?? 月环境科学∞???? ? ?? ∞?* ??≥≤?∞?≤ ∞ ? ? ?? ?? ?? ?? ? ? ?√ ?? ???? 要意义 ? 特别飞灰中残炭组分含量表现为显著 因素 ? 本试验目的是研究燃煤飞灰中多孔及巨 大比表面积组分?如未燃尽炭粒?对燃煤烟道气 中汞蒸气的物理或化学吸附特性?自脱除作 用? ? 以探讨锅炉烟道气中燃煤飞灰颗粒组分对 气相 ??的捕捉吸附机理 ?

1 燃煤飞灰颗粒组分的汞吸附特性试验 本实验测试研究 ? 种吸附剂样品的 ??蒸 气吸附特性 ? 如表 ? ? 试验环境模拟电厂锅炉烟 道气热工条件 ? 试验装置示意见图 ? ? 表1汞吸附试验吸附剂性质?? *? ? ? ?? ≥? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ?? 测试项目 残炭 组分 ? 残炭 组分 ? 高烧失量 燃煤飞灰 残炭?? ???质量分数? ? ?? ?? ?? ?∞* 比表面积? ?? #? ? ? ??? ?? ??? 全硫质量分数 ? ?1?? ?1?? ?1?? ??高烧失量燃煤飞灰为石狮热电厂 ? 号炉电集尘器中灰 ? 残炭 组分 ? 为利用浮选柱工艺浮选出的飞灰未燃炭粒 ? 残炭组分 ? 是通过小浮选得到的飞灰未燃炭粒 ? 图1汞吸附试验装置示意图 ?? ?? ? ≥?? ? ? ? ?? ?? ? ?? ? ? ∏ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?∏ ? ??? ?? 其中给气部分由 ?? 气瓶 !? ? 气瓶 !汞源 ! 阀门和流量计构成 ? 配气在混合瓶内按比例混 合?配气大约含 ? ? 水蒸汽 ? 经蛇行管达到设定 温度 ? 吸附反应在悬挂于石英天平上的吸附床 上进行 ? 其中吸附剂样品置于石英盘中 ? 排气中 残余汞的吸附保障装置为活性炭吸收器 ? 试验 环境温度由温控水浴箱保证 ? 石英天平测量数 据由读数观察境读出 ? 温度范围 ? ?? ε ? ?? ε ? 调整气阀控制气流流速使气相汞体积分数为 ? ? ? ??? ? 和????? ? ? 吸附剂汞吸附量由试验前 后试样的重量差计算得出 ?

2 试验结果分析 吸附温度 ?? ε ? 气相 ??体积分数 ? ? ??? ? 和????? ? 条件下的 ??吸附特性见图 ? 和图 ? ? 可见对于低气相 ??浓度?? ? ??? ? ? ? 吸附剂 的汞质量分数比高气相 ??浓度?? ? ??? ? ?大 约低一半 ? 说明载气气相 ??浓度对 ??吸附量 的影响呈非线性 ? 图270 ε !5 ?

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7 气相 Ηγ 浓度下吸附剂 的Ηγ 吸附特性(质量分数) ?? ?? ? ≥? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? ??? ?? ? ? ?? ? ? ∏ ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ??? ε ? ??? ? ?? ? ? 图370 ε !5 ?

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6 气相 Ηγ 浓度下吸附剂 的Ηγ 吸附特性(质量分数) ?? ?? ? ≥? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? ??? ?? ? ? ?? ? ? ∏ ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ??? ε ? ??? ? ?? ? ? 对比 ? 种吸附剂 ? 高烧失量燃煤飞灰样品 的??吸附能力最低 ? 比另外 ? 种吸附剂大约低 一个数量级 ? 而残炭组分 ? 和组分 ? 则表现出 相似吸附行为 ? 但总体上残炭组分 ? 的吸附量 ? ? 环境科学?? 卷 略大于残炭组分 ? ? 可能与残炭组分 ? 与残炭组 分?微观结构的差异及表面化学性质有关 ? 图?显示出 ?? ε ? 气相 ??浓度 ? ? ??? ? 时的?? 比表面积含量与吸附剂比表面积的关 系?众所周知 ? 比表面积是表征吸附剂吸附特征 的一个重要物理量 ? 如果吸附剂比表面积是 ?? 吸附行为的决定性因素 ? 则像图 ? 及图 ? 中所 示的 ? 种吸附剂的 ??吸附量差异应减小 ? 但是 图?中残炭组分 ? 和组分 ? 的??吸附特性曲 线无明显变化 ? 而高烧失量燃煤飞灰的 ??比 表面积含量仍然远小于残炭组分 ? 和组分 ??大 约相差 ? 个数量级? ? 这表明除了比表面积 ?另 外还有影响 ??吸附行为的显著性因素?如吸 附界面上活性基团的赋存状态会对化学吸附行 为产生重要影响? ? 图470 ε !5 ?

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7 气相 Ηγ 浓度下吸附剂 的Ηγ 比表面积含量 ?? ?? ? ? ? ? ? ∏ ? ? ? ??? ? ??? ?? ? ? ? ? ??? ? ?? ?∏ ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ∏ ? ? ? ? ?? ? ? ?? ??? ∏ ?? ? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ∏ ? ? ? ??? ε 为研究吸附温度与 ??吸附特性的关系 ? 采用高烧失量燃煤飞灰作吸附剂 ? 将温度提高 至?? ε ? 在气相 ??浓度 ? ? ??? ? 条件下测得 ??吸附特性曲线 ? 并与其 ?? ε 下的 ? 条不同浓 度吸附曲线作比较 ? 如图 ? ? 可见吸附温度与 ?? 吸附量呈负相关关系 ?

3 残炭表面化学性能的影响 残炭的表面化学性质由其表面化学组成决 定?残炭不同于石墨 !金刚石这类由有序碳元素 构成的碳材料 ? 是由近程有序 !远.

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