正版 燃煤烟气非碳基吸附剂脱汞原理(精) 张军营[等]著 科学出版

目录

前言

章 绪论 1

1.1 汞的排放及污染现状 1

1.1.1 汞的危害 1

1.1.2 汞污染现状 1

1.2 汞排放标准 7

1.2.1 部分国家与地区的汞排放标准 7

1.2.2 关于汞的水侯公约 10

1.3 燃煤烟气汞控制技术研究现状 11

1.3.1 汞在燃煤烟气中的形态 11

1.3.2 常规烟气净化装置对汞的脱除 12

1.3.3 碳基吸附剂脱汞技术 14

1.3.4 飞灰对汞的捕获和氧化 15

1.3.5 钙基吸附剂脱汞技术 15

1.3.6 贵金属及金属氧化物催化剂脱汞技术 16

1.4 中国汞排放控制研究进展 18

参考文献 21

第2章 燃煤烟气中汞的多相氧化反应动力学 28

2.1 燃煤烟气中汞的均相反应动力学 28

2.1.1 燃煤烟气中Hg/Cl/C/H/O/N/S均相反应动力学模型 28

2.1.2 燃煤烟气中Hg/Br/Cl/C/H/0/N/S均相反应动力学模型 34

2.1.3 HC1与HBr形态转化 38

2.1.4 不同均相反应动力学模型对比与验证 40

2.2 燃煤烟气中Fe203表面上Hg/Cl非均相反应动力学 45

2.2.1 燃煤烟气中Fe2O3表面上Hg/Cl非均相氧化试验 45

2.2.2 燃煤烟气中Fe2O3表面上Hg/Cl非均相反应机理 51

2.2.3 燃煤烟气中Fe203表面上Hg/Cl非均相反应动力学计算 61

2.3 燃煤烟气中Fe203表面上Hg/Br非均相反应化学 66

2.3.1 燃煤烟气中Fe2O3表面上Hg/Br非均相氧化试验 66

2.3.2 燃煤烟气中Fe2O3表面上Hg/Br非均相反应机理 71

2.3.3 燃煤烟气中Fe2O3表面上Hg/Br非均相反应动力学计算 77

2.4 燃煤烟气中汞的均相-非均相反应动力学 82

2.4.1 燃煤烟气中Hg/Cl均相-非均相反应动力学模型 82

2.4.2 燃煤烟气中Hg/Cl/Br均相-非均相反应动力学模型 89

2.4.3 燃煤电厂现场试验模拟 95

参考文献 96

第3章 基于密度泛函理论的SCR催化剂对汞的吸附和氧化反应机理1O 2

3.1 钒基SCR催化剂对汞的吸附与氧化反应机理1O 2

3.1.1 V205/TiO2表面模型的建立与计算方法1O 2

3.1.2 不同形态汞在V205/TiO2(001)表面的吸附 104

3.1.3 HC1在V205/TiO2(001)表面的吸附与分解 108

3.1.4 汞在V205/TiO2(001)表面的氧化反应路径分析 109

3.1.5 烟气成分对汞ftV2O5/TiO2(001)表面吸附的影响 113

3.2 MnO2基SCR催化剂对汞的吸附与氧化反应机理 119

3.2.1 MnO2表面模型的建立与计算方法 119

3.2.2 MnO2(110)表面弛豫分析与热力学稳定性 121

3.2.3 不同形态汞在MnO2(110)表面的吸附 128

3.2.4 汞在MnO2(110)表面的氧化反应路径分析 136

3.2.5 烟气成分对汞在MnO2(110)表面吸附的影响 141

3.3 CeO2基30尺催化剂对汞的吸附与氧化反应机理 150

3.3.1 CeO2表面模型的建立与计算方法 151

3.3.2 CeO2(111)表面弛豫分析与热力学稳定性 152

3.3.3 不同形态汞在CeO2(111)表面的吸附 157

3.3.4 汞在CeO2(111)表面的氧化反应路径分析 160

3.3.5 烟气成分对汞在CeO2(111)表面吸附的影响 164

参考文献 169

第4章 SCR催化剂汞氧化脱除 178

4.1 V205/TiO2基催化剂对汞的催化氧化 178

4.1.1 试验系统 178

4.1.2 Ag-V205/TiO2催化剂对烟气中汞的催化氧化 180

4.1.3 SiO2-V205/TiO2催化剂对烟气中汞的催化氧化 187

4.1.4 MxCVV205/TiO2催化剂对烟气中汞的催化氧化 199

4.2 CeO2/TiO2基催化剂对烟气中汞的催化氧化 203

4.2.1 CeO2/TiO2催化剂对烟气中汞的催化氧化 203

4.2.2 MnOx增强CeO2/TiO2催化剂性能及其机理研究 214

4.2.3 CuOx增强CeO2/TiO2催化剂对烟气中汞的催化氧化 225

4.3 MnOx/TiO2催化剂脱硝脱汞一体化的研究 236

4.3.1 催化剂的制备和表征 236

4.3.2 脱硝试验 238

4.3.3 烟气组分对脱汞效率的影响 239

4.3.4 MnTi催化剂在不同模拟烟气下同时脱硝脱汞 241

4.3.5 脱硝与脱汞之间的相互影响 246

4.4 SCR催化剂汞非均相氧化过程模拟 248

4.4.1 非均相催化理论 251

4.4.2 CeTi催化剂上汞氧化的Langmuir-Hinshelwood模型 255

参考文献 260

第5章 湿法烟气脱硫系统萊还原释放及控制 266

5.1 脱硫系统中汞的分布 266

5.1.1 湿法脱硫系统介绍 266

5.1.2 WFGD系统内汞的含量分布 268

5.1.3 WFGD系统设备对汞分布影响 270

5.2 脱硫系统中汞的还原释放 271

5.2.1 温度对Hg2+还原释放的影响 271

5.2.2 pH对Hg2+还原释放的影响 272

5.2.3 O2浓度对Hg2+还原释放的影响 274

5.2.4 SOt浓度对Hg2+还原释放的影响 275

5.2.5 SCT浓度对Hg2+还原释放的影响 276

5.2.6 CO2浓度对Hg2+还原释放的影响 278

5.2.7 WFGD系统中Hg2+还原释放机理 279

5.3 脱硫浆液中汞的固定 280

5.3.1 燃煤机组WFGD系统中汞的脱除 280

5.3.2 非碳基吸附剂对WFGD系统中汞脱除的性能评价 282

5.4 WFGD系统石膏中汞的分布和赋存形态 287

5.4.1 脱硫石膏中汞的含量 288

5.4.2 脱硫石膏中汞的形态 289

5.4.3 脱硫石膏中汞的浸出特性 297

参考文献 299

第6章 改性矿物吸附剂脱亲3O 2

6.1 试验系统和矿物吸附剂的选取 307

6.1.1 试验系统 307

6.1.2 矿物吸附剂结构 309

6.1.3 矿物吸附剂的选取及特征 312

6.2 热活化矿物吸附剂的脱汞性能 315

6.2.1 矿物吸附剂的制备 315

6.2.2 矿物吸附剂的表征 315

6.2.3 热活化矿物吸附剂的脱汞性能 319

6.2.4 温度对矿物吸附剂脱汞性能的影响 320

6.2.5 硅酸盐矿物吸附剂的脱汞机理 321

6.2.6 矿物吸附剂材料筛选 324

6.3 硫改性矿物吸附剂的脱汞性能 324

6.3.1 硫改性矿物吸附剂的制备和表征 324

6.3.2 无机S改性矿物吸附剂的脱汞性能 326

6.3.3 有机S改性矿物吸附剂的脱汞性能 328

6.3.4 S改性矿物吸附剂的脱汞机理 333

6.4 无机改性矿物吸附剂的脱汞性能 334

6.4.1 矿物吸附剂的制备和表征 334

6.4.2 CuCl2改性矿物吸附剂的脱汞性能及机理 335

6.4.3 NaC103改性矿物吸附剂的脱汞性能及机理 338

6.4.4 KBr改性矿物吸附剂的脱汞性能及机理 341

6.4.5 NaBr改性矿物吸附剂的脱汞性能及机理 341

6.4.6 KI改性矿物吸附剂的脱汞性能及机理 342

6.4.7 铝柱撑蒙脱石改性矿物吸附剂的脱汞性能 346

6.4.8 金属氧化物改性矿物吸附剂的脱汞性能 347

6.5 烟气组分对改性矿物吸附剂脱汞性能的影响 348

6.5.1 烟气组分对CuCl2改性矿物吸附剂脱汞性能的影响 349

6.5.2 烟气组分对CuBr2改性矿物吸附剂脱汞性能的影响 351

6.5.3 烟气组分对NaBr改性矿物吸附剂脱汞性能的影响 352

6.5.4 烟气组分对单质S改性矿物吸附剂脱汞性能的影响 354

6.5.5 烟气组分对MnO2改性矿物吸附剂的脱汞性能的影响 356

6.5.6 烟气组分对Co304改性矿物吸附剂的脱汞性能的影响 359

6.6 矿物吸附剂的优选及脱汞机理 362

6.6.1 矿物吸附剂的优选及应用 362

6.6.2 矿物吸附剂的脱汞机理 364

6.6.3 矿物吸附剂的汞吸附动力学模拟 367

参考文献 370

第7章 光催化氧化脱汞 376

7.1 纳米TiO2复合物光催化脱汞研究 380

7.1.1 纳米TiO2复合物的制备 380

7.1.2 纳米TiO2复合物光催化试验系统与方案 380

7.1.3 纳米TiO2复合物的表征 381

7.1.4 纳米TiO2复合物光催化汞性能 384

7.2 钛基纳米纤维光催化脱汞 385

7.2.1 钛基纳米纤维的制备 385

7.2.2 光催化脱汞试验系统与方案 386

7.2.3 钛基纳米纤维的表征 387

7.2.4 钛基纳米纤维光催化脱汞性能 391

7.3 TASF纳米复合材料光催化一体化脱除 393

7.3.1 TASF纳米复合材料的制备 393

7.3.2 TASF光催化试验系统与方案 394

7.3.3 TASF纳米复合材料的表征 395

7.3.4 TASF分别脱除SO2、N0和Hg0的性能 399

7.4 Ce掺杂TiO2纳米纤维光催化脱汞 405

7.4.1 催化剂制备 405

7.4.2 光催化氧化试验系统与方案 406

7.4.3 数据处理 407

7.4.4 催化剂表征 408

7.4.5 Ce掺杂含量的影响 410

7.4.6 烟气组分的影响 411

7.4.7 SO2和NO共同作用的影响 413

7.5 TiO2催化剂光纤反应器脱汞 414

7.5.1 催化剂制备 414

7.5.2 光催化试验系统与方案 415

7.5.3 催化剂表征 416

7.5.4 蜂窝陶瓷光纤反应器光催化脱汞性能 417

7.5.5 烟气组分对蜂窝陶瓷光纤反应器光催化脱汞的影响 420

7.6 Ce掺杂蜂窝陶瓷光纤反应器光催化脱汞 428

7.6.1 催化剂制备 428

7.6.2 催化剂表征 429

7.6.3 CeO2/TiO2催化剂光催化脱汞试验 431

7.6.4 烟气组分对光催化脱汞性能的影响 432

7.7 钛基纳米材料光催化脱汞脱硫脱硝机理 435

7.7.1 TiO2-硅酸铝纤维光催化脱汞脱硫脱硝机理 435

7.7.2 TiO2基纳米纤维脱汞机理 439

参考文献 441

第8章 飞灰及磁珠吸附剂脱汞 446

8.1 飞灰吸附剂脱汞 446

8.1.1 飞灰的物理特性对脱汞性能的影响 446

8.1.2 未燃炭含量对飞灰脱汞性能的影响 448

8.1.3 未燃炭的岩相组分及微观形貌结构特征对飞灰脱汞性能的影响 451

8.1.4 飞灰中无机化学组分对脱汞性能的影响 455

8.1.5 烟气组分对飞灰脱汞性能的影响 457

8.1.6 改性飞灰脱汞性能 464

8.1.7 改性飞灰吸附法脱汞工业化应用 465

8.2 磁珠脱汞性能研究 466

8.2.1 飞灰样品的采集和磁珠分选 467

8.2.2 磁珠的物理化学特征 467

8.2.3 磁珠的脱汞性能及反应机理 475

8.3 改性磁珠脱汞 478

8.3.1 吸附剂的表征 478

8.3.2 吸附剂脱汞性能评价 481

8.3.3 吸附剂对汞的吸附和氧化机理分析 483

8.3.4 失活吸附剂的再生性能及其机理 493

8.3.5 吸附剂的再生性能稳定性 500

8.4 磁珠吸附剂喷射脱汞性能 501

8.4.1 试验装置系统 501

8.4.2 初始烟气汞浓度对脱汞性能的影响5O 2

8.4.3 吸附剂喷射量对脱汞性能的影响 503

8.4.4 吸附剂粒径对脱汞性能的影响 503

8.4.5 烟气温度对脱汞性能的影响 504

8.4.6 烟气组分对脱汞性能的影响 505

8.5 磁珠脱汞技术工艺 506

参考文献 507

第9章 燃煤电厂超低排放对汞的协同脱除 512

9.1 锅炉配置及超低排放技术路线 512

9.1.1 锅炉配置 512

9.1.2 超低排放技术路线 513

9.2 采样及测试方法 516

9.2.1 采样工况及采样点 516

9.2.2 烟气中汞的含量和形态测试方法 516

9.2.3 固、液体产物中汞的含量和形态测试方法 517

9.2.4 分析方法 519

9.3 污染物控制装置对汞迁移转化的影响 519

9.3.1 SCR的协同脱汞性能分析 519

9.3.2 LTE对Hg的控制效果 523

9.3.3 ESP对Hg的控制效果 524

9.3.4 WFGD对Hg的控制效果 527

9.3.5 WESP对汞的控制效果 529

9.4 汞在各燃烧产物中的分布 531

9.5 污染物控制装置的协同脱汞效率 534

9.6 污染物控制装置协同脱汞优化 536

9.6.1 SCR协同脱汞的优化 536

9.6.2 LTE系统汞协同控制的优化 537

9.6.3 ESP系统汞协同控制的优化 537

9.6.4 WFGD系统束协同控制的优化 537

9.6.5 WESP系统汞协同控制的优化 538

参考文献 538

我国是煤炭消费大国，也是人为汞排放大国，对燃煤烟气汞污染的防治已经成为我国的重大战略需求和研究热点。本书详细论述燃煤烟气中汞的多相氧化反应动力学，阐明SCR脱硝催化剂对汞的非均相催化氧化机理，揭示湿法脱硫系统中汞的再释放及控制机制，介绍系列廉价高效的非碳基脱汞吸附剂，并揭示汞的氧化和吸附机制，提出光催化烟气脱汞技术，开发新型的光催化脱汞材料及反应器，阐明超低排放燃煤电厂汞的迁移转化和排放行为。本书融入作者多年来的研究思想和成果，兼具理论性、资料性和实践性，以期推动该领域科研和技术的发展。