石應(yīng)杰,都基峻,王紅梅,王相鳳,田剛,張凡*,桑健
1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院,北京 100012
2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,北京 100083
燃煤煙氣噴射廢水協(xié)同氧化元素汞試驗(yàn)研究
石應(yīng)杰1,2,都基峻1,王紅梅1,王相鳳1,田剛1,張凡1*,桑健1
1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院,北京 100012
2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,北京 100083
在熱態(tài)燃煤試驗(yàn)爐上,利用OHM法、氫化物發(fā)生-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(HG-ICP-AES)法,研究了原煤燃燒氣態(tài)單質(zhì)Hg(Hg0)、氣態(tài)二價(jià)Hg(Hg2+)及顆粒態(tài)Hg(Hgp)分布特性,廢水中Cl與Na濃度、煙氣中SO2與NO對(duì)Hg0的氧化影響。結(jié)果表明,試驗(yàn)燃煤F、Cl濃度低,1#和2#燃煤煙氣中Hg0占輸入總Hg(HgT)比例分別為68.3%和80.6%,而Hg2+比例僅占22.2%和13.1%;在煙氣中噴射丙烯酸鈉和萘磺酸鈉廢水的液氣比為0.028 L/m3時(shí),1#和2#燃煤煙氣Hg2+所占比例分別達(dá)到80%和75%以上,而HgP的比例變化不顯著;當(dāng)噴射廢水液氣比為0.028 L/m3時(shí),1#和2#燃煤煙氣的SO2濃度下降11.4%~15.7%和12.2%~17.7%,促進(jìn)了Cl對(duì)Hg0的氧化;而NO對(duì)Hg0的氧化不顯著。
丙烯酸鈉;萘磺酸鈉;氯;鈉;Hg0;氧化;燃煤煙氣
汞(Hg)是環(huán)境中的痕量重金屬污染物,具有持 久性及生物累積和遺傳毒性,環(huán)境中的Hg可長(zhǎng)期存在,并轉(zhuǎn)化為毒性更大的Hg[1]。Hg是燃煤中的痕量元素[2|4],隨著燃煤量的不斷增加,其排放量也不斷增長(zhǎng),燃煤成為Hg的第二大人為排放源[5],Hg在環(huán)境中長(zhǎng)期積累對(duì)環(huán)境造成的破壞不容忽視。為此,環(huán)境保護(hù)部在新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中增設(shè)了Hg及其化合物的排放限值[6]。
燃煤煙氣中的Hg以氣態(tài)單質(zhì)Hg(Hg0)、氣態(tài)二價(jià)Hg(Hg2+)及顆粒態(tài)Hg(Hgp)形式存在。Hgp與Hg2+可被除塵器與濕法脫硫設(shè)備協(xié)同捕集,而Hg0不易被飛灰吸附,且不溶于水,因而Hg0的控制是有效減排Hg的關(guān)鍵[7|9]。鹵素(主要為Cl、Br)是Hg0氧化為Hg2+的關(guān)鍵,同時(shí)飛灰中的Ca、Fe等成分都會(huì)影響煙氣中 Hg的反應(yīng)與分布[10|17]。Wilcox[10]研究了煙溫為298.15~2 000 K的Cl氧化Hg0的動(dòng)力學(xué)特性,認(rèn)為在Hg+Cl2→HgCl+Cl,Hg+HOCl→HgCl+OH,Hg+HCl→HgCl+H的氧化過(guò)程中,Cl2和HOCl的生成是至關(guān)重要的,并且原子態(tài)Cl起決定性作用。Xu等[11|16]對(duì)煙氣中Cl與Hg間的反應(yīng)進(jìn)行了深入研究,認(rèn)為Cl對(duì)Hg0的氧化最關(guān)鍵。飛灰中的Ca可以直接吸附氣態(tài)Hg成為顆粒Hg,也可以促進(jìn)煙氣Hg的氧化,F(xiàn)e的氧化物則可催化Cl與Hg的反應(yīng)[17],Na等堿金屬在煙氣SO2氣氛中有利于Cl氧化Hg[18]。
為提高燃煤煙氣中Cl的濃度,眾多學(xué)者[19|22]將高含Cl的生物質(zhì)與煤混燃,以提高Cl對(duì)Hg0氧化的比例。殷立寶等[19]研究燃煤摻混生物質(zhì)后,燃料的Cl與Hg的濃度比增大,生物質(zhì)摻混比為15%時(shí),幾種摻混燃料的Hg濃度比未摻混條件減少均超過(guò)13%。郭振[20]研究在貧煤中添加生物質(zhì)后,HgP增加到70%。Cao等[21]研究4種高氯生物質(zhì)與美國(guó)次煙煤在流化床燃燒室混燃對(duì)Hg減排效果的影響,在生物質(zhì)混燃比為30%(以質(zhì)量計(jì))時(shí),雞糞(Cl濃度為2.234 0%)Hg減排可達(dá)80%,木材(Cl濃度為0.013 2%)和咖啡廢渣(Cl濃度為0.013 4%)Hg減排為50%。David等[22]評(píng)估了北美生物質(zhì)與煤混燃的綜合效益,混燃后Hg也可顯著減少。
研究表明[23]燃煤高溫?zé)煔庵袊娚涓邼舛扔袡C(jī)廢水可以脫硝,同時(shí)廢水中含有少量Cl和堿金屬Na;其對(duì)Hg0的氧化研究有待深入。對(duì)此,筆者通過(guò)在一維熱態(tài)燃煤試驗(yàn)爐上,噴射丙烯酸鈉和萘磺酸鈉廢水,利用OHM法采集了噴射廢水后的Hg0、Hg2+及Hgp,消解后的樣品采用氫化物發(fā)生-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(HG-ICP-AES),研究廢水噴射量、廢水中堿金屬Na、煙氣SO2與NO對(duì)Hg分布的影響,以期為高濃度廢水與燃煤Hg協(xié)同控制提供理論依據(jù)。
1.1 試驗(yàn)裝置
試驗(yàn)系統(tǒng)的熱態(tài)實(shí)驗(yàn)爐為圓柱體燃煤爐,爐膛內(nèi)徑為300 mm,有效高度(燃煤區(qū)至煙囪處)為1 530 mm,爐膛外部保溫層厚度為100 mm。爐膛底部設(shè)200 mm×200 mm的除灰口,孔徑為40 mm的進(jìn)風(fēng)口,進(jìn)風(fēng)口通過(guò)調(diào)節(jié)閥接通大氣,同時(shí)調(diào)節(jié)閥處連接NO鋼瓶氣,以保證燃煤煙氣NO穩(wěn)定。距離燃煤區(qū)上部280 mm處,安裝型號(hào)為TWLD40定量加煤機(jī)(變頻器控制,北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心),距離燃煤區(qū)400 mm的爐膛上部,依次安裝5根直徑為40 mm的噴槍管,噴槍管內(nèi)同時(shí)設(shè)熱電偶測(cè)溫,5根噴槍管的垂直間距為200 mm。
廢水經(jīng)泥漿泵(型號(hào)為G10-1,流量0.1 m3/h,壓力0.8 MPa)加壓后,輸送至噴槍,噴槍為雙流體霧化噴槍,經(jīng)壓縮空氣霧化后噴入爐膛,調(diào)節(jié)泥漿泵出口壓力以滿足所需的廢水噴射量。霧化后的廢物與燃煤煙氣在爐膛內(nèi)逆向或順向接觸混合,經(jīng)高溫分解并還原燃煤煙氣中的NO,脫硝后的燃煤煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)排出。試驗(yàn)系統(tǒng)流程如圖1所示。
圖1 試驗(yàn)系統(tǒng)流程示意Fig.1 Schematic diagram of the experimental system
1.2 采樣分析方法
煙氣中Hg的采樣:煙氣中Hg濃度測(cè)定采用安大略法(OHM)[24|25],該方法可以測(cè)定燃煤煙氣中的Hg0、Hg2+、HgP及總Hg(HgT)濃度。采樣系統(tǒng)包括吸氣嘴、采樣管、皮托管、濾紙固定器、沖擊瓶組、壓差計(jì)和計(jì)量系統(tǒng)等,采樣儀型號(hào)為Apex 572 Source Sampler。整個(gè)采樣過(guò)程為等速采樣,煙氣通過(guò)采樣槍和過(guò)濾系統(tǒng)后用吸收液吸收,吸收液置于8個(gè)用連接彎頭相連的沖擊瓶中,前3個(gè)沖擊瓶為1 mol/L KCl,吸收煙氣中的Hg2+;第4個(gè)沖擊瓶為HNO3-H2O2(5%HNO3,10%H2O2),第5~7個(gè)沖擊瓶為H2SO4-KMnO4(10%H2SO4,4%KMnO4),用于吸收煙氣中的Hg0;硅膠干燥劑裝在最后一個(gè)沖擊瓶中吸附煙氣中的水分。HgP由石英纖維濾紙捕獲,經(jīng)消解后分析。
煙氣中Hg分析方法:煙氣采樣結(jié)束后按OHM標(biāo)準(zhǔn)方法[24]進(jìn)行樣品恢復(fù)和消解,消解后的樣品采用HG-ICP-AES進(jìn)行分析。分析條件,高頻發(fā)射功率1.2 kW;等離子體流量15.0 L/min;輔助氣量1.50 L/min;積分時(shí)間5 s;儀器穩(wěn)定時(shí)間15 s[8]。
廢水中Cl、Na、Hg的分析:Cl、Na分別按標(biāo)準(zhǔn)方法HJ 586—2010《水質(zhì) 游離氯和總氯的測(cè)定N,N-二乙基-1,4-苯二胺分光光度法》[26]、GB/T 11904—1989《水質(zhì)鉀和鈉的測(cè)定火焰原子吸收分光光度法》[27]測(cè)試;Hg按OHM標(biāo)準(zhǔn)方法[24]預(yù)處理后,采用冷原子吸收光譜儀(F732-VJ型,上海華光儀器儀表廠,檢測(cè)下限 0.05μg/L;檢測(cè)上限10 μg/L)測(cè)試。
排放燃煤煙氣污染物分析:采用TESTO 340(德國(guó)德圖公司)煙氣分析儀分析排放煙氣中的SO2(最大量程為0.3%)、NO(最大量程為0.2%)、NO2(最大量程為0.09%)、O2(最大量程為25%)濃度。
1.3 燃煤與廢水的來(lái)源與成分
試驗(yàn)所用燃煤為神木低硫低灰煤,其煤質(zhì)分析如表1所示。試驗(yàn)所用高濃度廢水為丙烯酸鈉(北京東方石油化工公司)和精細(xì)化工萘磺酸鈉(唐山焦煤化工公司)2種,其化學(xué)指標(biāo)如表2所示。
表1 燃煤成分分析Table 1 Coal analysis
表2 廢水化學(xué)指標(biāo)Table 2 Chemical indexes ofwastewater
1.4 試驗(yàn)條件的控制
熱態(tài)試驗(yàn)中,煙氣量、煙氣溫度和煙氣含氧量通過(guò)給煤機(jī)定量加煤、進(jìn)風(fēng)量控制。試驗(yàn)中,給煤機(jī)變頻器頻率為6.4~7.2 Hz,給煤量為6.6~8.4 kg/h,煙氣含氧量為4%~7%,煙氣采樣位置如圖1所示,①為TESTO 340煙氣采樣儀采樣點(diǎn),②為OHM法煙氣Hg采樣點(diǎn)。煙溫測(cè)量共5個(gè)點(diǎn)(圖1中的T1~T5)。噴射廢水過(guò)程中,因丙烯酸鈉廢水為濃縮后的廢水,COD高協(xié)同脫硝效率高,而萘磺酸鈉廢水為濃縮前的原水,COD較低,且噴射時(shí)煙溫下降幅度大,為在相同液氣比和煙溫下獲得對(duì)比數(shù)據(jù),該試驗(yàn)中萘磺酸鈉廢水添加萘磺酸,使二者的COD基本相同。
2.1 燃煤煙氣噴射廢水對(duì)Hg分布的影響
圖2為1#、2#燃煤煙氣在煙溫為1 360 K時(shí),噴射丙烯酸鈉、萘磺酸鈉廢水對(duì)3種形態(tài)Hg(Hg0、 Hg2+、Hgp)分布的影響。從圖2可知,因采樣和分析過(guò)程中不可避免產(chǎn)生Hg流失和誤差,導(dǎo)致采集和分析獲得的Hg大于或小于燃料輸入的Hg,3種形態(tài)Hg比例之和不等于100%。從圖2可以看出,試驗(yàn)中Hg平衡為95%~110%,在誤差之內(nèi)。
圖2 燃煤煙氣噴射不同廢水對(duì)Hg分布的影響Fig.2 Effect of injection wastwater on Hg distribution in flue gas
從圖2可知,隨廢水噴射量的增加,1#、2#燃煤煙氣中Hg2+占輸入HgT的比例不斷增加,Hg0占輸入HgT的比例則不斷減少,但Hgp的比例則無(wú)明顯變化。同時(shí),廢水中Hg濃度遠(yuǎn)低于煤中Hg濃度,在液氣比為0.028 L/m3時(shí),燃煤煙氣分別噴射丙烯酸鈉和苯磺酸鈉廢水后輸入至煙氣的Hg占燃煤輸入HgT的比例1#分別為8%和3%,2#分別為22%和8%,僅2#低Hg燃煤在噴射丙烯酸鈉廢水時(shí)輸入至煙氣的Hg比例較大。從圖2可以看出,廢水的噴射顯著強(qiáng)化了 Hg0的氧化,在液氣比為0.028 L/m3時(shí),1#、2#燃煤煙氣分別噴射丙烯酸鈉和苯磺酸鈉廢水后Hg2+比例較不噴射廢水時(shí)1#分別提高了58%和60.1%,2#分別提高了66.4%和62.2%,可提高后續(xù)脫硫除塵過(guò)程中Hg2+的脫除,減少HgT的排放。
燃煤煙氣中Hg0的氧化取決于氧化劑的量,特別是煙氣中F、Cl等鹵素濃度[10|16]。從表1可知,1#、2#燃煤中F濃度分別為127和54μg/g,Cl濃度分別為0.020%和0.008%,均為低鹵素燃煤,燃煤煙氣不噴射廢水時(shí),1#、2#燃煤煙氣中Hg0比例分別高達(dá)68.3%和80.6%,Hg2+的比例分別為22.2%和13.1%,由于1#燃煤中F和Cl濃度約為2#燃煤的2倍,因而1#燃煤的Hg0比例低于2#燃煤。
在高溫?zé)煔庵?,Cl主要以HCl的形式存在[10]。隨溫度降低,部分HCl能夠與氧或金屬氧化物反應(yīng)生成原子態(tài)氯(Cl),或分解產(chǎn)生Cl2。HCl、Cl、Cl2均可氧化煙氣中的Hg0,反應(yīng)途徑主要有均相和非均相[10,12]。均相氧化Hg0的主要反應(yīng)為[10|11,15]:
式中M為催化物。上述氧化反應(yīng)中,式(1)的活化能最小,但需金屬物質(zhì)的催化和Cl原子,而Cl原子的生成需要一定的溫度窗口,王帥等[14]的模擬表明,在800℃時(shí),原子態(tài)氯的生成速度達(dá)到峰值。但在此溫度下,式(2)的逆反應(yīng)速率是正反應(yīng)速率的數(shù)百倍,這就使得通過(guò)式(2)發(fā)生Hg氧化的幾率很小。而式(3)、(4)和(8)的活化能接近并遠(yuǎn)小于式(6),因而式(3)、(4)和(8)是Hg氧化的重要途徑。說(shuō)明反應(yīng)中間產(chǎn)物HgCl的生成對(duì)Hg0的氧化非常重要。
從圖2可知,與生物質(zhì)和燃煤混燃對(duì)Hg0氧化過(guò)程中HgP比例增加不同[19|20],試驗(yàn)中廢水的噴射對(duì)HgP的影響不明顯。這可從Hg0的另一反應(yīng)途徑,非均相反應(yīng)分析得出[12]。非均相反應(yīng)的模型主要有Langmuir-Hinshelwood模型和Eley-Rideal模型2種。Langmuir-Hinshelwood模型的主要反應(yīng)途徑為反應(yīng)物同時(shí)吸附到固相表面,然后再進(jìn)行反應(yīng); Eley-Rideal模型則是氣固相間的非均相反應(yīng)。在該試驗(yàn)中,燃煤最大灰分僅為11.44%,屬于低灰分燃煤,并且燃燒過(guò)程為固定床燃燒,煙氣中的飛灰濃度低,同時(shí)燃煤煙氣中噴射的廢水為溶液態(tài),因而Hg0的非均相反應(yīng)難以成為主要氧化途徑,導(dǎo)致Hg0被顆粒吸附氧化成為HgP的可能性小,其變化不顯著。
Langmuir-Hinshelwood模型為氣態(tài)物質(zhì)同時(shí)吸附到固相表面后再進(jìn)行反應(yīng)[12]:
式中(ads)表示物質(zhì)吸附在顆粒上。按該模型理論,Hg、Cl首先分別吸附在飛灰顆粒上,然后通過(guò)式(11)在飛灰顆粒上結(jié)合。在該模型中式(11)是Hg的氧化環(huán)節(jié),式(12)則是Hgp的脫附過(guò)程。
Eley-Rideal模型則為Hg非均相氧化的另一途徑:
不論是Langmuir-Hinshelwood模型還是Eley-Rideal模型都表明Cl的增加促進(jìn)了Hg0的氧化。
在燃煤煙氣中噴射廢水,煙氣中Hgp并未隨之增加,特別是顆粒物中C濃度并未增加,降低了非均相反應(yīng)(式(9)~(14))的幾率,因而Hgp的增加不顯著。
2.2 堿金屬對(duì)Hg分布的影響
由圖2可知,燃煤噴射丙烯酸鈉和萘磺酸鈉廢水后,盡管丙烯酸鈉廢水中Cl、Na濃度是萘磺酸鈉廢水的1.16和0.62倍,但隨著噴射廢水量的增加,特別是液氣比為0.028 L/m3時(shí),Hg0被氧化為Hg2+的比例基本一致,其可能與廢水中Na等堿金屬與煙氣中Cl、S的反應(yīng)有關(guān)。
模擬研究表明[18],堿金屬在1 800 K時(shí),首先與Cl發(fā)生反應(yīng),生成ACl(A為K、Na等堿金屬);而ACl在1 600 K時(shí)開始向A2SO4轉(zhuǎn)變,1 200 K時(shí),50%的 K、Na元素都被 SO2氧化為 K2SO4和Na2SO4。而在1 000 K以下,堿金屬主要以A2SO4的形式存在,500~1 000 K時(shí),Cl主要以HCl形式存在,在500 K以下,HCl向Cl轉(zhuǎn)變,生成較多的Cl,促進(jìn)式(1)的進(jìn)程,提高Hg0的氧化率[18]。
該試驗(yàn)中,煙氣溫度為1 359 K時(shí),燃煤煙氣噴射廢水后,SO2濃度有不同程度下降(圖3)??赡苁且?yàn)镹a與SO2反應(yīng)生成Na2SO4,降低了Na與Cl的反應(yīng)幾率,使更多的Cl促進(jìn)Hg0的氧化[18]。然而,生成的Na2SO4易引起鍋爐高溫腐蝕,因此,需盡可能降低原燃料中Na的濃度。廢水中低濃度Na等堿金屬對(duì)Hg分布的影響及可能引起的高溫腐蝕還有待深入研究。
圖3 噴射廢水前后燃煤煙氣SO2濃度變化Fig.3 Variation of SO2concentration of flue gas before and after wastewater injection
2.3 煙氣SO2與NO對(duì)Hg分布的影響
燃煤煙氣噴射廢水后,煙氣中燃料的 SO2與NO濃度變化也會(huì)影響煙氣Hg分布特性。由圖3可知,當(dāng)液氣比為0.028 L/m3時(shí),1#燃煤煙氣分別噴射丙烯酸鈉和萘磺酸鈉廢水后,SO2濃度分別下降約11.4%和15.7%,而2#燃煤的SO2濃度分別下降約12.2%和17.7%,原因是由于廢水中的Na與SO2反應(yīng)生成Na2SO4,且萘磺酸鈉廢水較丙烯酸鈉廢水的Na濃度高,使噴射萘磺酸鈉廢水后煙氣SO2濃度的下降幅度大于丙烯酸鈉廢水的。
燃煤煙氣NOx對(duì)Hg0的氧化較為復(fù)雜,研究表明,NO2(g)可促進(jìn)Hg0的氧化,但由于燃煤煙氣中主要為NO,并且在噴射有機(jī)廢水后,NO濃度顯著下降(圖4)。在煙氣含氧量為4.1%,NO初始濃度為440 mg/m3,液氣比為0.028 L/m3,停留時(shí)間為0.82 s,煙氣溫度為1 360 K時(shí),脫硝效率達(dá)35% ~38%,因而該試驗(yàn)中NO(g)促進(jìn)Hg0的氧化非常有限。
圖4 噴射廢水前后燃煤煙氣脫硝效率Fig.4 Variation of NO concentration of flue gas before and after wastewater injection
(1)在試驗(yàn)燃煤煙溫為1 360 K的煙氣中噴射含Cl廢水,煙氣中Hg0的氧化率提高。當(dāng)液氣比為0.028 L/m3時(shí),1#、2#燃煤 Hg2+所占比例分別達(dá)80%和75%以上,而HgP的比例變化不顯著。
(2)在試驗(yàn)燃煤煙溫為1 360 K的煙氣中噴射含低濃度Na廢水可促進(jìn)Hg0的氧化,當(dāng)液氣比為0.028 L/m3時(shí),1#、2#燃煤的 SO2濃度分別下降11.4%~15.7%和12.2%~17.7%;但廢水中低濃度Na等堿金屬對(duì)Hg分布的影響及可能引起的高溫腐蝕還有待深入研究。
(3)在試驗(yàn)燃煤煙溫為1 360 K的煙氣中噴射高濃度有機(jī)廢水,脫硝效率達(dá)到35%~38%,NO促進(jìn)Hg0的氧化不顯著。
[1] 鄭徽,金銀龍.汞的毒性效應(yīng)及作用機(jī)制研究進(jìn)展[J].衛(wèi)生研究,2006,35(5):663|666.
[2] 任德貽,趙峰華,代世峰,等.煤的微量元素地球化學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2006:268|279.
[3] 唐修義,黃文輝.煤中微量元素及其研究意義[J].中國(guó)煤田地質(zhì),2002(增刊1):1|4.
[4] 白向飛.中國(guó)煤中微量元素分布賦存特征及其遷移規(guī)律試驗(yàn)研究[D].北京:煤炭科學(xué)研究總院,2003:66|82.
[5] UNEP.Global mercury assessment 2013:sources,emissions,releases and environmental transport[R].Geneva:UNEP Chemicals Branch,2013:4|10.
[6] 環(huán)境保護(hù)部.GB 13223—2011 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)環(huán)境出版社,2011.
[7] WANG J,WANG W H,XU W,et al.Mercury removals by existing pollutants control devices of four coal|fired power plants in China[J].Journal of Environmental Sciences,2011,23(11): 1839|1844.
[8] 張辰,鄧雙,張凡,等.燃用高灰高硫煤電廠的汞排放研究[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào),2013,3(1):53|58.
[9] SRIVASTAVA R K,HUTSON N,MARTIN B,et al.Control of mercury emissions from coal|fired electric utility boilers:an overview of the status of mercury control technologies[J].Environmental Science& Technology,2006,42(1):1385 |1393.
[10] WILCOX J.A kinetic investigation of high|temperaturemercury oxidation by chlorine[J].J Phys Chem A,2009,113:6633 |6639.
[11] XU M H,QIAO Y,LIU J,et al.Kinetic calculation and modeling of trace element reactions during combustion[J].Powder Technology,2008,180(1/2):157|163.
[12] SABLESP,JONGW D,SPLIETHOFFH.Combined homo|and heterogeneous model for mercury speciation in pulverized fuel combustion flue gases[J].Energy&Fuels,2008,22:321|330.
[13] DONOHOUE D L.Kinetic studies of the oxidation pathways of gaseous elemental mercury[D].Florida:University of Miami,2008:126|156.
[14] 王帥,高繼慧,吳燕燕,等.燃煤煙氣NO/SO2對(duì)Cl/Cl2形成過(guò)程的影響機(jī)制[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2010,30(20):33 |38.
[15] SLIGER R N,KRAMLICH J C,MARINOV N M.Towards the development of a chemical kinetic model for the homogeneous oxidation of mercury by chlorine species[J].Fuel Processing Technology,2000,65/66(1):423|438.
[16] 侯文慧,張斌,周強(qiáng),等.均相汞氧化的化學(xué)動(dòng)力學(xué)耦合流體動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2010,30(5):23 |27.
[17] 黃華偉,羅津晶.飛灰各組分對(duì)汞形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2010,30(增刊):70|75.
[18] 余婉璇,刁永發(fā),沈恒.生物質(zhì)與煤混燃過(guò)程中堿金屬對(duì)汞氧化影響的熱力學(xué)研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2012,32(26): 96|102.
[19] 殷立寶,徐齊勝,高正陽(yáng),等.生物質(zhì)與煤混燃過(guò)程氣態(tài)汞排放特性試驗(yàn)研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2013,33(17):30 |31.
[20] 郭振.生物質(zhì)添加對(duì)燃煤汞排放中顆粒汞形成的作用機(jī)理研究[D].保定:華北電力大學(xué),2011.
[21] CAO Y,ZHOU H C,F(xiàn)AN J J,et al.Mercury emissions during cofiring of sub|bituminous coal and biomass(chicken waste,wood,coffee residue,and tobacco stalk)in a laboratory|scale fluidized bed combustor[J].Environmental Science &Technology,2008,42(24):9378|9384.
[22] DAVID N,JOHN Z.Co|firing biomass and coal for fossil fuel reduction and other benefits|status of North American facilities in 2010[R].Washington DC:United States Department of Agriculture Pacific Northwest Research Station,2012:6|8.
[23] DESHAI B,PETER G,LARS A.NOxreduction using amine reclaimer wastes(ARW)generated in post combustion CO2capture[J].International Journal of Greenhouse Gas Control,2012,10:33|45.
[24] ASTM.Standard test method for elemental,oxidized,particle| bound,and totalmercury in flue gas generated from coal|fired stationary sources(Ontario Hydro Method):D6784|02[S].Washington DC:USEPA,2008.
[25] 李輝,王強(qiáng),朱法華.燃煤電廠汞的排放控制要求與監(jiān)測(cè)方法[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào),2011,1(3):226|231.
[26] 環(huán)境保護(hù)部.HJ586—2010 水質(zhì)游離氯和總氯的測(cè)定N,N |二乙基|1,4|苯二胺分光光度法[S]北京:中國(guó)環(huán)境出版社,2010.
[27] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.GB/T 11904—1989 水質(zhì)鉀和鈉的測(cè)定火焰原子吸收分光光度法[S].北京:中國(guó)環(huán)境出版社,1990.○
Study on Co-oxidation of Gaseous Elemental M ercury of Coal-fired Flue Gas by W astewater Injection
SHIYing|jie1,2,DU Ji|jun1,WANG Hong|mei1,WANG Xiang|feng1,TIAN Gang1,ZHANG Fan1,SANG Jian1
1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012,China
2.School of Chemical and Environmental Engineering,China University of Mining&technology,Beijing 100012,China
The Hg0,Hg2+and Hgpdistribution of coal-fired flue gas was investigated by the OHM and hydride generation-inductively coupled plasma atomic emission spectrometry(HG-ICP-AES)method.The impacts of chlorine and sodium contentofwastewater and SO2and NO concentration of flue gas on Hg0oxidation were tested on the coal-fired test furnace in hot state.The results showed that the ferrous and chlorine content in the test coalwas low and the ratio of Hg0to HgTwas 68.3%and 80.6%for coal-fired flue gas 1#and 2#respectively,while Hg2+ratio was only 22.2%and 13.1%respectively.When the sodium acrylate and naphthalene sulfonate wastewater liquid to flue gas ratiowas0.028 L/m3,the Hg2+ratio reached higher than 80%and 75%in coal-fired flue gas1#and 2#respectively.While,there were no significance variations for Hgpratio in flue gas.When the wastewater liquid to flue gas ratio was 0.028 L/m3,the SO2concentration decreased by 11.4%-15.7%and 12.2%-17.7% for coal-fired flue gas1#and 2#respectively,which accelerated Hg0oxidation.Therewas no significanteffectof NO in flue gas on Hg0oxidation.
sodium acrylate;naphthalene sulfonate;chlorine;sodium;Hg0;oxidation;coal-fired flue gas
X701
A
10.3969/j.issn.1674-991X.2014.03.034
1674-991X(2014)03-0205-07
2013-10-24
中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院改革專項(xiàng)啟動(dòng)項(xiàng)目(2011GQ-21);國(guó)家環(huán)境保護(hù)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(200909025,201009048);國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目(2013AA065001)
石應(yīng)杰(1972—),男,高級(jí)工程師,碩士,主要從事大氣污染控制技術(shù)研究,shiaei@sina.com
*責(zé)任作者:張凡(1959—),男,研究員,主要從事大氣污染控制技術(shù)研究,zhangfan5188@vip.sina.com