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煤炭的利用在我国的经济和工业的发展中发挥了重要作用,以煤炭为主的能源结构在短期内不会发生实质性改变。随着超低排放技术全面实施,燃煤电厂烟气中氮氧化物、颗粒物和二氧化硫等常规污染物的排放得到有效的控制。而燃煤产生的有机污染物排放是主要人为排放源之一,受到了越来越多的关注。目前,有关于燃煤电厂有机污染物的排放数据和控制方法的研究较少,尤其是超低排放后,有机污染物的排放水平及各污染物控制设备对有机污染物的协同作用效果和机理仍然不清楚。本研究首先对超低排放电厂煤、飞灰、渣和烟气中有机污染物进行采样,定量分析获得各污染物控制设备进出口有机污染物浓度,探究各设备协同脱除性能及有机污染物迁移转化规律,获得超低排放电厂有机污染物排放数据。其次,基于燃煤电厂飞灰喷射脱汞系统,提出了机械力化学耦合金属氧化物改性方法提升飞灰对有机污染物的脱除性能,并针对改性机制与脱除机理、影响改性飞灰有机污染物脱除效率的关键参数、复杂烟气成分影响机制、改性飞灰对于水蒸气和SO2耐受性分析、改性飞灰喷射协同脱除有机污染物可行性分析等方面的科学问题展开研究。本文针对采用“选择性催化还原脱硝+低低温静电除尘器+湿法脱硫”技术的300 MW超低排放机组及50 000 m3/h烟气的全流程烟气污染物控制中试平台开展了非甲烷总烃、挥发性有机物和多环芳烃现场测试。结果表明,采用超低排放技术的APCD系统协同脱除VOCs的效率可达80%以上。锅炉负荷不仅会影响VOCs的浓度和分布,还会影响APCD系统的脱除效率。100%和50%负荷工况下排放物质主要是芳香烃和卤化烃。此外,负荷越高,协同脱除挥发性有机物的效益越明显。芳香烃和烷烃/烯烃化合物的脱除效率分别可达93%和94%。然而,飞灰中多环芳烃的脱除效率为57%,卤代有机物和含氧VOCs的脱除效率低于45%。脱除挥发性有机化合物的主要机制是通过选择性催化还原系统（SCR）和空气预热器系统进行氧化和冷凝。SCR装置中催化剂的类型和反应条件对促进有机污染物的脱除起着重要作用。目前,活性炭喷射技术已经在工程应用中证实可有有效控制汞、二噁英等烟气污染物的排放。但活性炭的高成本限制了其广泛应用,相比而言,改性飞灰具有更低廉的价格和一体化的特性,避免了离线改性、远距离运输等多个环节,简化了流程。因此,本文提出了采用机械力化学耦合MnO2对飞灰进行球磨改性,以提高其对VOCs的氧化活性。这种简单的处理显著提高了甲苯脱除效率,从5%提高至90%以上,碳平衡效率超过94%。微观表征表明,球磨改性不仅可以将飞灰破碎成无定形结构颗粒,而且可以使MnO2在飞灰颗粒中均匀分散。XPS和H2-TPR结果都证实了这两种效应改善了样品的氧化性能。我们还提出了改性飞灰样品对甲苯脱除的两步机制,包括第一阶段MnO2的氧化作用和第二阶段Mn2O3的氧化还原作用。此外,SCR系统的出口具有合适的温度（约300℃）被证实为喷射改性飞灰的最佳位置。利用滴管炉结合携带床反应器,评估了喷射改性飞灰脱除真实燃煤烟气中VOCs的可行性和效率。结果表明,喷射改性飞灰后,烟气中的VOCs浓度显著降低,甲苯和检测出12种VOCs转化率分别为89.5%和82.3%,略低于固定床反应器中的结果。这可能是由于复杂烟气成分与有机污染物形成了竞争脱除关系导致。因此,为了进一步考察复杂燃煤烟气环境下改性飞灰对有机污染物脱除机制和关键影响因素,结果表明NO、NH3、H2O和SO2都会抑制改性飞灰对甲苯的脱除,使得脱除效率在反应30分钟后分别下降8%、3%、30%和80%左右。这主要是由于改性飞灰表面活性位点被竞争占据或消耗所导致。为了提升改性飞灰在复杂烟气环境下脱除性能,提出了在有机酸配体存在下采用机械力化学合成了 Ce-Mn改性飞灰。固定床评价试验台结果表明Ce-Mn改性飞灰对苯、甲苯、间二甲苯、乙烯和混合VOCs都表现出了更强的氧化活性,对应90%转化率的温度分别为283℃、237℃、216℃、264℃和224℃。在300℃的条件下,多种有机物污染物的脱除效率都接近100%。除此之外,NO、NH3和H2O等烟气组分的抑制作用几乎都得以消除,表现出良好的耐受性。通过观察改性飞灰表面形态特征和表面化学性质可知,有机酸配体使得样品拥有更大的表面积和丰富的微介孔结构,增强了 Ce和Mn氧化物间的相互作用,以诱导更多的表面氧空位,并促进了晶格氧迁移从而增强VOCs氧化性能。并且有机酸配体修饰使得样品表明生成更多的酸性位点,以增强其对SO2和H2O的耐受性。在滴管炉结合携带床反应器,喷射Ce-Mn改性飞灰使得12种挥发性有机物的总浓度从1347.3 μg/m3降至131.2μg/m3,脱除效率为90.3%。如果飞灰喷射技术结合燃煤电厂超低排放技术,能够有效控制98.3%的有机污染物排放。除此之外,该项联合技术还能以最低成本协同控制SO2和汞等污染物。上述研究结果对燃煤行业有机污染物排放控制技术有着参考意义和价值。