论文总字数：22861字

摘 要

本文旨在寻找具有选择性汞吸附能力的吸附剂。我国是世界上最大的煤炭消费国和生产国，直接用于燃烧的煤占70%以上，由此产生的环境问题已引起世界的高度关注，随着环保标准的日趋严格，现有燃煤电厂排放烟气中的汞浓度需要进一步控制并降低。因此，不同汞形态的含量的测量是十分必要的。本文在模拟烟气固定床汞吸附实验装置上，进行碱金属化合物汞吸附实验研究。实验温度选择120℃，选取几种纯碱金属氧化物、氯化物和氢氧化物作为汞吸附剂，在纯氮气气氛及氮气加二氧化硫气氛下进行汞吸附实验，研究每种化合物对氧化态汞的选择性吸附能力，以及二氧化硫对汞吸附的影响。最终筛选出对汞吸附有选择性的吸附剂。

实验结果表明所选的碱金属化合物在两种气氛下对单质汞的穿透率都在90%以上。通过实验结果比对、数据分析，初步得出氧化镁和氯化钾具有选择性汞吸附能力。在本实验气氛下，氧化镁和氯化钾几乎不吸附单质汞，对二价汞吸附效果良好，纯氮气气氛下汞穿透率在2%以下，加入二氧化硫之后汞穿透率仍在6%以下；同时还发现二氧化硫在纯氮气气氛下，会抑制碱金属化合物对二价汞的吸附。本实验筛选出的具有二价汞选择性吸附能力的氧化镁和氯化钾，能够用于对现有的30B碳管法检测烟气中的价态汞浓度测量。

关键词：模拟烟气；二价汞；选择性吸附；碱金属化合物

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本论文获国家重点研发计划项目（2016YFC0201105）和国家自然科学基金项目（51576044）资助。

Abstract

The purpose of this paper is to find adsorbents with selective mercury adsorption capacity. China has the world's largest coal consumption and production, of which more than 70% of the coal directly for combustion. The resulting environmental problems have aroused great concern of the whole society. With the increasingly stringent environmental standards, the existing coal The mercury concentration in the flue gas of the power plant needs to be further controlled and reduced. Therefore, it is necessary to accurately measure the content of different mercury forms in the flue gas. In this experiment, the mercury adsorption experiment of alkali metal compounds was carried out on simulated flue gas fixed bed mercury adsorption experiment device. The adsorption temperature of 120% Celsius was selected. Several kinds of soda ash metal oxides, chlorides and hydroxides were used as mercury adsorbents. Mercury adsorption experiments were carried out in pure nitrogen atmosphere and nitrogen and sulfur dioxide atmosphere. The adsorption capacity of mercury was studied. And the effect of sulfur dioxide on mercury adsorption. And finally select the adsorbent selective for mercury adsorption.

The experimental results show that the selectivity of the selected alkali metal compounds to the elemental mercury in the two atmospheres is above 90%. Through the comparison of experimental results and data analysis, it is concluded that magnesium oxide and potassium chloride have selective mercury adsorption capacity. In this experimental atmosphere, magnesium oxide and potassium chloride have little adsorption of elemental mercury, the adsorption of divalent mercury is good, pure nitrogen atmosphere mercury penetration rate of 2% below, adding sulfur dioxide after mercury penetration is still only 6% .Also found that sulfur dioxide in pure nitrogen atmosphere will inhibit the alkali metal compounds on the adsorption of divalent mercury. The magnesium oxide and potassium chloride with selective mercury adsorption capacity found in this experiment may be able to improve the existing 30B mercury testing technology after further study.

Key words: simulated flue gas; Divalent mercury; selective adsorption; alkali metal compoun

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.1.1 我国能源利用现状 1

1.1.2 汞的污染现状及危害 2

1.2 燃煤电厂烟气汞测量方法 3

1.2.1 O H M法 3

1.2.2 30B碳管法 4

1.2.3 Hg-CEMS 5

1.3 脱汞技术及课题意义 6

1.4 本章小结 7

第二章 实验装置与方法 8

2.1 固定床汞吸附实验装置 8

2.1.1 模拟烟气配气系统 8

2.1.2 固定床汞吸附装置 8

2.1.3 温控装置 9

2.1.4 汞测量装置 9

2.1.5 尾气处理装置 9

2.1.6吸附性能评价标准 9

2.2 HgCl₂吸附样品汞含量分析 10

2.3 吸附剂制备及实验步骤 11

2.3.1 碱金属吸附剂制备 11

2.3.2 实验步骤 11

2.4 本章小结 12

第三章 碱金属化合物对Hg⁰吸附实验 13

3.1 N₂气氛下碱金属化合物对Hg⁰吸附实验 13

3.1.1 碱金属氧化物 13

3.1.2 碱金属氯化物 14

3.1.3 碱金属氢氧化物 14

3.2 N₂ SO₂气氛下碱金属化合物对Hg⁰吸附实验 15

3.2.1 碱金属氧化物 15

3.2.2 碱金属氯化物 16

3.2.3 碱金属氢氧化物 17

3.3 本章小结 17

第四章 碱金属化合物对Hg² 吸附实验 19

4.1 碱金属化合物对Hg² 吸附气氛 19

4.2 碱金属氧化物对Hg² 吸附实验 19

4.3 碱金属氯化物对Hg² 吸附实验 20

4.4 碱金属氢氧化物对Hg² 吸附实验 21

4.5 本章小结 22

第五章 总结与展望 23

5.1 全文总结 23

5.2 展望 23

参考文献： 24

致 谢 26

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.1.1 我国能源利用现状

能源是每一个文明发展的重要依靠。长久以来人类对于能源的利用有了长足的进步，相应的科技进步也接踵而来，促进人类社会进一步前进。能源分为两大类——天然能源和人工能源，其中煤炭属于天然能源的范畴。

我国能源结构非常特殊，缺少天然气，石油资源储量也不多，但是煤炭资源储量十分巨大，这样的现状使我国在使用能源方面以燃煤为主，消耗量占能源消耗总需求均维持在60%左右。2011年我国煤炭生产量和消费量分别占世界煤炭生产和消耗总量的49.5%和49.4%[1]。2013年我国的能源消耗总量为42.4亿吨标准煤，其中用于燃烧发电的煤炭量达到了20.3亿吨，占比47.9%。依据国内当前的发展形势来看，短时间我国的能源结构不会发生改变。因此煤炭资源仍然会是我国乃至全球发展的中流砥柱[2]。

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