Fe-Mn尖晶石协同控制零价汞和SO2的研究(3)
1.3 SO2对烟气脱汞的影响
影响燃煤电厂烟气脱汞效率的因素有很多，SO2是烟气中影响脱汞效率的重要组分之一。采用活性炭吸附法脱汞时，高浓度的SO2可结合到活性炭表面的Lewis碱位，抑制汞的吸附。SO2可在催化剂表面形成硫酰氯或磺酰溴，从而消耗表面的氯，抑制Hg0的氧化[19]。中国燃煤中氯含量较低而硫含量较高，使得中国燃煤电厂SCR单元对Hg0的催化氧化效率较低。Laudal等[20]发现SO2可抑制Hg0的氧化，Serre和Silcox等[21]认为SO2可以阻碍飞灰吸附Hg0，从而阻碍Hg0的氧化。杨等[18]的实验结果显示，Fe-Mn尖晶石在100～200 ℃时具有良好的Hg0吸附容量（1.0～2.0 mg/g），但SO2对Hg0在Fe-Mn尖晶石表面的吸附产生明显的抑制作用。Norton等[22]得出了相反的结论，认为SO2促进了Hg0的氧化。Kellie等[23]发现煤的含硫量（以SO2计）越高，烟气中Hg2+的含量越高。综上，SO2在烟气脱汞中既可能表现出抑制作用，也可能表现为促进作用。
1.4 烟气脱硫技术与湿式静电除尘器的应用
目前燃煤电厂使用较多的烟气脱硫技术主要有石灰石/石膏湿法、炉内喷钙法、半干法、氨法等，其中石灰石/石膏湿法脱硫工艺是最成熟的烟气脱硫技术[23]。石灰石/石膏湿法脱硫技术是在烟道末端安装脱硫系统，以湿态石灰石作为吸收剂，烟气中的SO2与浆液中的吸收剂进行化学反应生成石膏。石灰石/石膏法脱硫效率高，对煤种的适应性强，但是采用该法脱硫后的烟气中易携带石膏雨滴，若不加以控制，容易出现“石膏雨”的现象，且烟气中的SO2在脱硫系统中转化成的SO3是以气溶胶的形式存在的，难以被脱除。“石膏雨”和SO3酸雾排放到大气中，不利于燃煤电厂控制烟气中的PM2.5和烟气浊度指标[24,25]。
为了解决湿法烟气脱硫技术存在的问题，国内外燃煤电厂开始在湿法脱硫装置的下游安装湿式电除尘器(Wet Electrostatic Precipitator, WESP)，能在脱硫后更加有效地除去烟气中的SO3气溶胶，很好地消除脱硫装置导致的“石膏雨”问题。
1.5 研究目的和意义
汞污染对人类健康和环境具有重大危害，燃煤烟气中零价汞的去除是控制环境中的汞含量的关键环节。目前主流的活性炭吸附法除汞仍存在利用率低、使用成本高等问题，催化氧化法与湿式洗涤法结合脱汞也存在着催化剂再生困难、催化剂性能易受烟气中其他化学组分的影响的难题。活性炭吸附法和催化氧化法在使用时安装在颗粒捕集装置上游，存在飞灰堵塞吸附或催化表面的问题。催化剂的使用环境中SO2浓度较高，会抑制催化剂的活性。利用铁基尖晶石脱汞，将Ni、Cu、Mn、Co、V等过渡金属掺杂在铁基尖晶石结构中，能够显著改变其氧化还原能力，具有低温吸附氧化零价汞的潜能，吸附汞后的吸附剂可通过磁分离进行再生。
我国最新实施的《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）中，限制新建电厂SO2排放浓度限值最低为50 mg/m3，现有燃煤电厂烟气中SO2排放浓度限值为100～200 mg/m3，同时增加了烟气粉尘排放限值。随着日益严格的排放标准，燃煤电厂，特别是现有电厂的烟气脱硫技术需要进一步改进。
本课题拟尝试将锰掺杂铁基尖晶石在烟气脱硫后喷入烟气中吸附零价汞，在低尘、低硫、低温环境下实现Fe-Mn尖晶石优异的脱汞性能，同时对烟气进行深度脱硫。与WESP联用后，可利用Fe-Mn尖晶石的磁性实现吸附剂的与粉尘的分离，从而实现吸附剂的回收与再生，同时满足未来更加严格的粉尘和硫排放标准
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