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期刊简介

  • 主管

    中国煤炭科工集团有限公司

  • 主办

    煤炭科学研究总院有限公司
    煤炭工业洁净煤工
    程技术研究中心

  • 主编

    解强

  • 刊期

    月刊

  • ISSN

    1006-6772

  • CN

    11-3676/TD

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含铈材料烟气脱汞性能研究进展

2022年 第08期
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作者:
吕强
关昱
刘银河
单位:
西安交通大学能源与动力工程学院
摘要:

控制燃煤锅炉的汞排放是我国减少重金属汞排放的关键,研发高效低成本的脱汞材料对燃煤烟气汞污染控制具有重要意义。铈是丰度最高的稀土元素,其氧化物具有无毒性、低成本等特点,且铈氧化物具有优异的储氧能力和氧化还原反应活性,使其在烟气脱汞领域具有较大的应用潜力。综述了含铈材料在烟气脱汞领域的最新研究进展,分析了含铈材料各种制备方法的特点,并指出其分子模型构建的关键;介绍了含铈材料的脱汞性能,探讨了炭基材料和非炭基材料的发展现状;论述了主要燃煤烟气组分对含铈材料脱汞性能的影响,重点关注了SO2、H2O、NO、HCl、NH3和O2等对单质汞脱除的促进或抑制机理;最后对含铈脱汞材料的研究进行展望。研究表明,浸渍法制备含铈材料简单易得,但活性成分均匀性难以保证,共沉淀法不适用于负载量低的样品,溶胶凝胶法可实现分子水平的均匀混合,模板法、水热法和溶剂热法制得的样品分散性好,火焰法则有待进一步发展,含铈材料分子模型的构建需考虑铈含量、铈分散状态;物理吸附、化学吸附和催化氧化对含铈材料脱汞均有贡献;低浓度SO2有助于汞氧化,但高浓度SO2会在铈氧化物表面与汞竞争吸附;相比其他材料,含铈材料的抗H2O性能更佳;NO可与含铈材料中的氧反应生成NO2促进汞氧化;向含铈材料中添加CuO可缓解NH3对脱汞的不利影响;HCl与O2对脱汞效率的促进程度受铈氧化物含量影响。在已有研究基础上,含铈脱汞材料在商业化应用前仍有以下问题亟待解决:汞与烟气组分在含铈多元金属材料表面的竞争机制或协同脱除机理,含铈材料的环境影响,含铈材料在实际烟气中的脱汞性能,脱汞反应器及脱汞装置的设计及优化,含铈脱汞材料的技术经济性研究。基于现有试验和模拟研究,总结了含铈材料的脱汞性能及烟气组分对单质汞吸附、氧化的影响机制,并提出了未来工作重点,为含铈材料在烟气脱汞领域的发展和应用奠定理论基础。

关键词:
燃煤烟气
汞污染
铈氧化物
脱汞技术
烟气组分
作者简介:
吕强(1992—),男,江苏扬州人,助理教授,博士。E-mail:qianglv@xjtu.edu.cn
图表:
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引用格式:
吕强,关昱,刘银河.含铈材料烟气脱汞性能研究进展[J].洁净煤技术,2022,28(8):69-83. LYU Qiang,GUAN Yu,LIU Yinhe.Research progress on Hg removal performance of Ce-containing materials[J].Clean Coal Technology,2022,28(8):69-83.
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