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湿法脱硫浆料中汞的释放与稳定研究进展

点击率:发布时间:2020-07-31 14:41

文章出处:责任编辑:

由于其强烈的毒性,生物蓄积性以及在大气中的移动性和持久性,汞已成为一种全球性的空气污染物,受到了广泛的关注。作为大量使用化石燃料的地方,燃煤电厂的汞排放量不容忽视。

燃煤电厂的除尘,反硝化和脱硫设备也具有协同的除汞效果。选择性催化还原(SCR)反硝化装置可将HgO催化氧化为Hg2 +。 Hgp可以通过除尘装置有效捕集,并且Hg2 +和细颗粒可以通过湿法烟气脱硫(WFGD)装置中的浆液吸收和去除。美国环境保护署的现场测试数据表明,WFGD对Hg2 +和Hgp均具有有效的去除效果。 Hg2 +的去除率可以达到80%〜95%,但HgO具有挥发性,不易溶于水。去掉。

证明WFGD脱硫浆料中汞再释放的机理和影响因素,探讨抑制GDGD脱硫浆料中汞再释放的机理和影响因素,开发WFGD浆料中有效的汞稳定添加剂,并开发浆料中汞的稳定和稳定化方法及技术对进一步提高WFGD的整体除汞效率具有理论和实践价值。

1脱硫浆料中汞的再释放机理

湿式脱硫浆料中形成的还原离子S(IV)与烟气中的Hg2 +结合形成不稳定的HgS(IV)络合物分解后的HgO残留是脱硫浆料中汞重新释放的主要原因。脱硫浆料中共存的二价金属阳离子(如Fe2 +,Ca2 +,Mg2 +,Ni2 +,Mn2 +等)对Hg2 +也具有还原作用。

2脱硫浆料中汞的再释放特性

脱硫过程是指WFGD装置脱硫的工作条件和工作环境,包括烟气中的O2含量,浆料温度,浆料pH,煤浆烟气中的固形物含量,液气比,脱硫添加剂等

O2是一种重度氧化成分,对脱硫过程中的离子形式有重大影响浆液,烟道气中的O2含量会随着锅炉的燃烧而变化。随着烟道气中O2含量的增加,汞的再释放速率呈下降趋势。

湿法脱硫系统中的浆料温度为30-60°C,并且浆料温度对汞的再释放速率有显着影响。研究表明,温度升高将促进脱硫浆料中汞的重新释放。浆料中汞化合物的分解释放出Hg0是吸热反应。温度越高,反应越好。

燃煤电厂的实际湿法脱硫浆液呈弱酸性,pH值通常为4〜6。pH = 5时,Hg0的再释放率达到最大值。

燃煤电厂WFGD装置中脱硫浆料的固体含量约为30%。由于汞和石膏具有良好的亲和力,因此通过增加脱硫浆液中的石灰石浓度,可以使脱硫浆液循环。在此过程中,形成了更高含量的石膏,可以提供更多的活性部位与汞结合。因此,随着浆料的固体含量增加,固相中的汞含量增加,并且再释放速率降低。

当脱硫塔中的浆液喷射量增加时,即工作液气比增加,脱硫塔中的液气混合和传质增强,Hg2 +溶解速率增加。这时,WFGD的除汞性能得到提高,并且汞的再释放率相应降低。

脱硫添加剂可以提高SO2和CaCO3的溶解度,同时可以促进CaSO4的沉淀并加速脱硫浆液对SO2的吸收速率。

脱硫浆料中的离子组成很复杂,每种离子都可能影响浆料中汞的再释放。浆料中的典型离子包括:SO32-,Cl-,NO3-,Ca2 +,Fe2 +,Mn2 +,Ni2 +等。

3脱硫浆料中汞的稳定

脱硫系统的运行过程可以在一定程度上抑制Hg2 +的还原。通过增加烟道气中的O2含量,降低脱硫浆料的温度,提高浆料的pH值以及提高操作液空比,可以抑制汞的再释放;同时,添加抑制汞再释放的添加剂(如己二酸)可以增加浆液中SO32-,Cl-,NO3-的血浆含量可以降低二价金属阳离子(如Fe2 +)的含量, Mn2 +,Ni2 +还可降低脱硫浆料中汞的再释放速率。但是,WFGD的操作条件通常首先考虑提高脱硫效率,并且实际脱硫浆料中的离子组成复杂。因此,用于通过改变脱硫操作条件和浆料组成来改善协同除汞特性的操作空间是有限的,并且操作性不强。

脱硫浆料中汞重新释放的根本原因是浆料中的Hg2 +还原为元素汞。因此,抑制汞再释放应从抑制浆料中Hg2 +的还原反应开始。在脱硫浆液中添加沉淀剂(汞稳定添加剂)以使浆液中的Hg2 +生成化学稳定的汞化合物,该化合物在脱硫石膏中沉淀并固定。

无机添加剂主要包括H2S,Na2S,NaHS,卤化物,Fenton试剂等。会与Hg2 +形成无机沉淀;有机螯合剂主要包括二硫代氨基甲酸酯衍生物(DTCR),三巯基-s-三嗪三钠盐(TMT),三硫代碳酸钠(STC)等,它们通过丰富的官能团与Hg2 +形成复杂而稳定的螯合物沉淀。

4稳定汞的添加剂

目前,WFGD脱硫浆料中抑制汞再释放的稳定汞的添加剂主要包括重金属沉淀剂,无机硫化物,碘化物添加剂和芬顿试剂。由于不同添加剂的化学性质和除汞机理不同,现有的汞稳定添加剂的优缺点不同,并且当测试条件改变时,相同的汞稳定添加剂的性能也不同。因此,有必要根据实际工作条件选择合适的汞稳定添加剂或并用多种添加剂。

5展望

目前,关于WFGD浆液中汞再释放和稳定汞的添加剂的大多数研究仍处于实验室阶段,现有研究仍存在以下缺陷: p> p> 1)脱硫浆料的组成复杂。现有实验已使用单因素方法研究了浆料中的汞再释放特性。可以研究的影响因素是有限的,尚未考虑多种因素对汞再释放的综合影响。

2)现有的实验大多是在实验室条件下进行的,而相关实验是通过模拟脱硫浆液的组成和脱硫操作条件来进行的。该研究结果尚未应用于燃煤电厂的湿法脱硫装置。因此,有必要对WFGD装置的汞再释放特性及稳定汞的效果进行实验研究。

3)现有的测试结果表明脱硫浆料中的化学反应机理尚不清楚,在实际条件下,仍需对WFGD装置上通过数据分析得出的结论进行验证。

4)烟气经过脱硫系统后,汞以气,固,液三相分布,导致脱硫废水,脱硫石膏,脱硫石膏中的汞含量增加。具有极高的工业利用率。汞在脱硫石膏中的价值,稳定性研究和绿色应用尚未进行。

鉴于上述缺点,今后的研究重点应放在:

1)对实际燃煤电厂WFGD进行汞再释放特性和稳定性验证试验研究装置,并探索锅炉的运行参数,脱硫系统参数和条件对汞再释放率的影响。

2)运用化学反应动力学,热力学,量子化学等理论,对脱硫浆料中汞的再释放机理和汞稳定机理进行了深入研究。

3)加强对脱硫石膏中汞再释放及其环境影响的研究,加强对脱硫石膏中汞的稳定性和稳定性的研究,实现脱硫石膏的无害化利用。

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