PDF《基于石灰石法脱硫浆液的 K2S2O8 氧化 Hg0 性能》

2020 年,全国发电装机容量将 达到

20 亿kW, 年均增长 5.5%, 这将进一步增加煤炭 的消耗量和燃煤烟气污染物排放量,同时面临着国家 和地方政府对燃煤烟气污染物排放标准的不断严格, 特别是新增了对燃煤烟气 Hg 排放浓度的限值要求[2] .

2013 年我国 汞污染防治技术政策编制说明 (征求 意见稿)数据显示,2007 年汞在大气中的排放量约为

643 t,燃煤锅炉和燃煤电厂是最大的大气汞排放源, 总计超过 50%[3] .因此,我国燃煤锅炉和燃煤电厂的 Hg 污染物的治理和减排对全国 Hg 排放总量的控制具 有举足轻重的作用.针对我国现有大型燃煤电厂 90% 以上采用石灰石?石膏湿法脱硫的现状,利用现有脱 硫设备实现烟气高效除汞是最为经济合理的途径[4?5] . 大量试验结果表明:脱硫浆液虽然能够有效吸收烟气 中Hg2+ , 却很难将 Hg0 氧化为 Hg2+ , 且被吸收的 Hg2+ 很容易被还原为 Hg0 再次释放到烟气中[6?9] . 因钙基产 物对 Hg0 氧化性能的影响课题组前期试验已有试验和 结论[10] ,所以,本文作者利用前期试验筛选出的促进 Hg0 氧化性能最佳的氧化剂,着重考察氧化剂浓度、 脱硫浆液 pH、 金属离子和烟气入口 Hg0 和SO2 质量浓 度对氧化除汞性能的影响,试验结果有助于利用现有 石灰石?石膏湿法脱硫技术实现同时高效脱硫除汞[11] .

1 试验装置与方法 试验系统在原有汞液相氧化反应器基础上加以改 进[12] ,底部增设鼓泡装置以强化气液接触和传质性 能;

为了满足气液有效接触时间保证充分反应,增加 了反应器塔体高度,有效高度达到

25 cm,反应器内 径为

12 cm;

同时增设浆液补充和浆液排出系统,保 证试验过程中反应器内浆液体积维持在 1.5 L, 且浆液 pH 维持稳定,也便于在反应过程中测试浆液组分变 化,确保整个试验系统运行更为稳定可靠,试验系统 如图

1 所示. 汞源主要由汞渗透管、U 形管和恒温水浴加热

3 部分组成,Hg0 质量浓度通过调节恒温水浴温度和载 气(N2)流量来实现.Hg0 质量浓度采用美国利曼?徕伯 斯公司的 Hydra II AA 全自动测汞仪进行分析,仪器 根据汞质量浓度(?g/m3 )响应值自动生成标准曲线,试 验要求相关度 R2 >

0.999 9[13] .Hg0 质量浓度通过改变 水浴温度实现,试验所得水浴温度与 Hg0 释放质量浓 度之间的关系如表

1 所示. 1―N2 瓶;

2―恒温水浴加热锅;

3―改进型鼓泡反应器;

4―综合采样器;

5―废气吸收瓶;

6―汞渗透管;

7―转子流量计. 图1基于石灰石?石膏湿法脱硫浆液的 K2S2O8 氧化 Hg0 试 验系统示意图 Fig.

1 Schematic diagram of Hg0 oxidation by K2S2O8 basing on limestone?gypsum desulfurization slurry 表1Hg0 释放质量浓度随水浴温度的变化关系 Table

1 Relationship between mercury release concentration and water bath temperature 水浴温度/℃ 入口 Hg0 释放质量浓度/(?g?m?3 )

20 12.25

30 56.55

40 131.07

50 213.69

60 803.76

2 试验结果与分析 2.1 浆液 pH 对K2S2O8 氧化 Hg0 性能的影响 在石灰石?石膏湿法脱硫系统运行过程中,浆液 pH 是影响烟气脱硫效率的关键因素之一,脱硫浆液 pH 在满足高效脱硫的同时, 对Hg0 氧化性能影响的研 究有助于对现有脱硫系统参数进行调整和优化,同时 实现高效脱硫除汞.基于前期研究基础和实际石灰石? 石膏湿法脱硫系统 pH 运行范围,本阶段试验浆液 pH 设置在 3.0~6.5 之间,通过添加质量分数为 5%的石灰 石浆液调节 pH;