富氧燃烧气氛(O2/CO2)下高H2O含量抑制汞氧化的机理

The key point in the research of mercury emission control from new coal combustion type,such as coal oxy-combustion(O2/CO2), is full knowing of mercury speciation emission from coal combustion in O2/CO2 atmosphere, especially definite understanding of the influence of high H2O concentration on inhibiting oxidization of mercury in O2/CO2 atmosphere. Based on the established bench-scale laboratory test for studying mercury speciation transformation by homogeneous or heterogeneous reaction in coal O2/CO2-combustion flue gas and the reseach methods, such as mechanism experiment, advanced instrument detection and theory analysis, it study the relation between the components in coal O2/CO2-combustion flue gas and the mercury emission speciation，which is the applied basic research for pollution control of greenhouse gas and mercury. In this work, it mainly studies 1) the influence of high H2O concentration on inhibiting and retroinhibition of forming Cl2; and 2)the influence of high H2O concentration on reaction formation of halogen-carbon bond and oxidizing mercury by which on the surface of fly ash. The aim of this research is to master the basic mechansim of interaction among the H2O-Cl2-Hg and promotion methods on oxidizing mercury in coal O2/CO2-combustion flue gas; the function of high H2O concentration on oxidizing mercury by halogen-carbon bond on the surface of fly ash. Through the study, it could understand the law of mercury emission speciation in coal O2/CO2-combustion flue gas, and look for the new method and new way to promote the mercury oxidation. The results of this research will improve theory of O2/CO2-combustion and accelerate the development of new mercury control method for coal O2/CO2-combustion.

充分了解富氧（O2/CO2）燃烧气氛下Hg析出形态规律，特别是明确富氧煤燃烧气氛下高H2O含量对Hg氧化抑制规律，是富氧燃烧等新型燃煤过程中汞控制问题的研究关键。本申请通过建立燃煤烟气Hg均、异相反应形态转化机理实验台和创新的变径快速旋风分离烟气采样器，采用机理实验、先进仪器检测和理论分析等研究手段，开展富氧燃烧气氛下煤中汞析出及形态转化影响因素的相关研究。主要研究1)富氧燃烧尾部气氛中高H2O含量对Cl2形成的抑制规律与反抑制机理和2）富氧燃烧尾部烟气高H2O对飞灰表面卤素-碳配合体生成及其氧化Hg过程的影响。掌握富氧燃烧尾部烟气中H2O-Cl2-Hg间相互作用和促进Hg氧化的基本原理，掌握富氧燃烧尾部烟气中高H2O含量对飞灰表面卤素-碳配合体氧化Hg的作用机制。成果对揭示富氧燃烧气氛Hg形态释放规律，对研发和拓展燃烧烟气Hg的新型控制方法，对完善富氧燃烧污染物释放理论等均具有积极作用。

富氧煤燃烧状态下煤中汞析出及形态转化影响因素的相关研究，是对当前温室气体和汞污染前沿问题的应用基础性研究。通过建立了O2/CO2燃煤烟气Hg均、异相反应形态转化机理实验台,针对富氧燃烧尾部气氛中H2O含量对氧化性Cl形成的抑制规律与反抑制机理和灰样表面C-Cl配合体生成及其氧化Hg过程的影响开展了深入研究。研究了H2O含量对氧化性Cl形成的影响，H2O含量对Hg氧化的影响，均、异相HCl对氧化性Cl生成的影响，均、异相SO2对氧化性Cl分解的影响，H2O含量对灰样氧化Hg的影响。均相富氧燃烧气氛中HCl浓度的增大促进氧化性Cl的生成，HCl要转变成具有氧化能力氧化性Cl需要达到一定温度范围。700℃温度以下，改变HCl浓度不会对转化率产生影响；700℃以上范围，在同一HCl浓度下，温度越高，转化率越高；SO2浓度的增大有利于氧化性Cl的分解，SO2浓度相对较低时SO2对氧化性Cl分解影响较大，在达到一定SO2浓度后，氧化性Cl消耗率增速较为缓慢；高H2O含量不仅抑制了氧化性Cl的生成，还促进了氧化性Cl的分解；在异相富氧燃烧气氛中，由于灰样FS的加入，明显改善了高H2O含量对氧化性Cl生成的抑制作用以及对氧化性Cl分解的促进作用，可能是由于灰样中无机成份未燃碳的缘故。富氧燃烧气氛中，增大HCl浓度有利于Hg氧化；SO2浓度的增加抑制了Hg氧化；H2O不仅一方面抑制氧化性Cl的生成，抑制Hg的氧化，另一方面促进氧化性Cl的消耗，抑制Hg的氧化，还直接抑制Hg的氧化。可以认为，富氧气氛下H2O对Hg氧化的抑制作用，主要是通过H2O抑制氧化性Cl生成和促进氧化性Cl消耗而起作用的。富氧燃烧气氛中高H2O含量对不同H2O含量的灰样表面C-Cl配合体的形成起到了抑制作用，从而抑制了Hg的氧化。增大灰样粒径时，表面上未燃碳的含量增大，有利于C-Cl配合体的生成，改善了高H2O对Hg氧化的抑制作用。本研究成果，对掌握富氧燃烧气氛Hg形态释放规律，对研发和拓展燃烧烟气Hg的新型控制方法，对完善富氧燃烧污染物释放理论等均具有积极的作用。