脱硫废水电解产物回喷耦合SCR技术脱硝脱汞的研究

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我国燃煤中氯元素含量较低,燃煤烟气中氯化物浓度含量不足,SCR催化剂催化氧化Hg~0效率较低,成为制约SCR催化剂同步脱硝脱汞的难题。因此,需要将更多的氯化物添加到燃煤烟气中。石灰石—石膏湿法脱硫(WFGD)技术在运行过程中,往往要排出大量高浓度氯离子脱硫废水。电解法是高浓度氯离子脱硫废水的有效方法。电解法不仅可以降低脱硫废水中的氯离子浓度,阳极还可以生成氯气等活性氯物质。将这些电解产物回喷到烟道中,可以增加燃煤烟气中氯化物的含量,提高SCR催化剂脱硝脱汞性能。首先研究了Cl2,HCl或ClO2对SCR催化剂脱硝脱汞性能的影响。随着Cl2,HCl或ClO2浓度增加,SCR催化剂脱硝脱汞效率都表现为先升高后降低的趋势。前期效率升高主要是Cl2,HCl或ClO2加入到燃煤烟气中提高了SCR催化剂Br?nsted酸性位点和Lewis酸性位点的数量和强度,并提高了SCR催化剂活性位点重新氧化的速度,使脱硝脱汞过程可以持续进行;后期效率降低主要是由于高浓度的Cl2,HCl或ClO2与SCR催化剂活性位点反应,抑制了SCR催化剂活性,同时Cl2,HCl或ClO2与烟气中的NH3反应,生成(NH4)2SO4和NH4HSO4,覆盖在催化剂表面,抑制了SCR催化剂脱硝脱汞性能。实验中还得到了Cl2、HCl和ClO2最佳浓度。Cl2最佳浓度为25 ppm,HCl最佳浓度为15 ppm,ClO2最佳浓度为15 ppm。Cl2,HCl或ClO2的脱硝机理遵循NH3-SCR机理,脱汞机理遵循Langmuir-Hinshelwood机理。随后研究了活性氯条件下SO2对SCR催化剂脱硝脱汞性能的影响。从实验结果可以看出,SO2浓度在0 ppm-1500 ppm范围内,活性氯物质加入到燃煤烟气内可以有效抑制SO2的毒害作用,SCR催化剂脱硝脱汞性能较好;而SO2浓度在1500 ppm-2500 ppm范围内,活性氯物质的抑制作用不明显,SO2的毒害作用是导致SCR催化剂脱硝脱汞性能降低的主要原因。之后研究了活性氯物质对硫酸盐中毒SCR催化剂脱硝脱汞性能的影响。活性氯物质加入到燃煤烟气内,可以有效提高催化剂Br?nsted酸性位点和Lewis酸性位点数量和强度,提高硫酸盐中毒催化剂脱硝脱汞性能。最后研究了动态电解脱硫废水产物对SCR催化剂脱硝脱汞效率的影响。脱硫废水分别在不同电流大小和不同氯离子初始浓度的脱硫废水条件下进行电解。电解完成后,定量分析各实验条件下氯离子脱除量,以及电解产物中氯化物成分组成。之后将动态电解脱硫废水产物回喷入烟道内,研究SCR催化剂脱硝脱汞性能。研究发现,动态电解脱硫废水产物对SCR催化剂脱硝脱汞性能都有一定的促进作用。脱汞效率基本维持在70%以上,比没有电解产物回喷条件下的脱汞效率大大增加。
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