洁净煤技术

作者：倪鹏, 刘亭, 马晓彤, 冯太, 李子顺, 李银翠, 邓胜男, 张华伟

关键词：燃煤烟气,单质汞,反应机理,吸附剂,催化剂

燃煤烟气中的痕量元素单质汞是我国大气中主要的汞排放源之一，如何实现燃煤烟气中单质汞的高效脱除是关注重点和研究热点。前期众多学者研究了不同组分、浓度、温度和空速等对现有装置协同脱汞、催化剂氧化、等离子体氧化、光催化氧化、自由基氧化以及吸附剂等的脱汞效果和反应机理。由于烟气组分SO2和H2O对活性位的竞争、吸附剂吸附容量低和二次产物污染等难题，在应用上仍存在瓶颈。系统介绍了现阶段单质汞捕获的不同方式和特点以及现阶段脱汞进展，从降低H2O和SO2的脱汞毒害性、确定反应温度、获得稳定的脱汞化合物、探索安全简便的样品制备方法及实现活性位官能团的定向负载4个方面进行总结，重点分析了催化剂和吸附剂在脱汞过程中的特点，讨论了喷射脱汞过程中吸附剂的影响因素和传质过程。结果表明，硫活性位的负载可有效克服烟气中SO2的影响；甲基基团和特定结构可使吸附剂具有高疏水特征；具有适宜的孔隙结构和具有一定层间距的吸附剂，可克服传质扩散步骤的限制从而提高除汞性能。烟气中实际条件如流场和物理化学反应等，是影响流体与吸附剂界面反应和反应活性的关键步骤，影响吸附剂的应用效果。实验室试验、动力学模型和密度泛函理论反映了限制因素、迁移路径、参数设置等对单质汞脱除的影响，如对气态单质汞在缺陷表面和完整表面的吸附构型和迁移路径等分析可揭示单质汞的吸附过程。在分离再生方面，金属铁等金属类氧化物的引入可改善吸附剂的分离问题，对现有吸附剂的喷射应用效果、应用影响因素和吸附剂的再生方式等进行了对比；再生效果和再生温度高是再生环节面临的问题。吸附剂主要通过热处理过程实现再生，再生温度300～500 ℃、再生时间30～180 min即可实现较高脱汞效率，再生过程主要通过相应活性位的补充和官能团的转变实现。最后对催化剂和吸附剂存在的瓶颈、挑战和优化方向进行了展望，为单质汞防治的工业化应用提供参考。

来源：2022年第10期

《洁净煤技术》期刊编辑部

查看洁净煤技术杂志2022年第10期