Notkun virkts kolefnis til að fjarlægja kvikasilfur í kola-orkuverum

Kola-orkuframleiðsla skipar enn mikilvæga stöðu í alþjóðlegri orkuuppbyggingu. Hins vegar stafar losun kvikasilfurs (Hg) sem tengist því alvarlegri ógn við vistfræðilegt umhverfi og heilsu manna. Með innleiðingu áMinamata samningurinní mörgum löndum, sérstaklega í Kína, Bandaríkjunum, Evrópusambandinu og öðrum svæðum, hefur kvikasilfurslosun í kolaorkuverum breyst úr „valkosti“ ílögboðin þvingun. Meðal ýmissa tækni til að fjarlægja kvikasilfur, útblástur kvikasilfurs aðsog tækni byggt áACIer mikið notað í-þjónustueiningum vegna þroskaðs ferlis, tiltölulega þægilegrar endurbóta og sterkrar aðlögunarhæfni.Virkt kolefni fyrir loft- og gashreinsunhefur orðið kjarna aðsogsefnið fyrir þessa tækni þökk sé miklu sértæku yfirborði og ríku svitahola uppbyggingu.

 

Ⅰ. Vandamál með losun kvikasilfurs í kola-orkuverum

Í núverandi alþjóðlegu frumorkunotkunarmynstri, virkar kol enn sem "kjaftfestusteinn". Þrátt fyrir að hlutfall endurnýjanlegrar orku sé að aukast, er enn erfitt að skipta um kol-einingum að fullu í langan tíma hvað varðar sendingargetu raforkukerfisins og áreiðanleika aflgjafa. Á sama tíma, með stækkun kolabrennslu, hefur losun snefilþungmálma í kolum smám saman færst frá fræðilegri umræðu yfir í reglugerðaráherslu.

 

Kvikasilfur hefur eftirfarandi eiginleika:

1. Mikil eituráhrif og taugaeiturhrif: Lífrænt kvikasilfur eins og metýlkvikasilfur getur safnast fyrir í fæðukeðjunni og valdið óafturkræfum skaða á taugaþroska fóstra og barna;

2. Getu til að flytja-langar fjarlægðir: Eftir að hafa verið losað sem loftkennt frumkvikasilfur (Hg⁰) getur það flutt þúsundir kílómetra í andrúmsloftinu og myndað mengun á heimsvísu;

3. Eldföst og umhverfisþol: Eftir að hafa sest í jarðveg og vatn getur það-komist aftur inn í hringrás lífríkisins með örverumetýleringu.

 

 

Þess vegna hefur kvikasilfurslosun dæmigerð áhrif milli-svæða og kynslóða. Stjórn eins lands er oft ófullnægjandi og heildareftirlit krefst alþjóðlegrar samhæfingar. Frá samþykkt hans árið 2013 hefur Minamata-samningurinn verið fullgiltur af meira en 100 samningsaðilum, þar á meðal Kína. Eitt af meginmarkmiðum þess er að takmarka og draga úr losun kvikasilfurs frá iðnaðaruppsprettum eins og kola-orkuverum.

 

Í verkfræðistörfum eru útblásturshreinsikerfi kola-orkuvera tiltölulega þroskuð, yfirleitt búin eftirfarandi tækjum:

• Selective Catalytic Reduction (SCR)eðaSelective Non-Catalytic Reduction (SNCR)fyrir denitrification;
• Rafstöðueiginleikar (ESP)eðaEfnasíur (FF)fyrir svifrykseftirlit;
• Blautt eða hálf-þurrtBrennisteinshreinsun reyks (FGD)kerfi til að fjarlægja SO₂.

 

Þessi tæki hafa „samlegandi fjarlægingu“ áhrif á sum kvikasilfursform. Hins vegar, fyrir þá sem er erfiðast að-að-stjórna loftkenndumfrumkvikasilfur (Hg⁰), hefðbundin útblástursmeðferðarkeðja getur ekki tryggt stöðuga og skilvirka föngun. Í þessu samhengi er litið á tækni til að fjarlægja kvikasilfur sem miðast við inndælingu virks kolefnis sem mikilvæg viðbót við hefðbundnar meðhöndlunarleiðir fyrir útblástursloft og verður jafnvel lykilatriði til að ná fram samræmi við kvikasilfurslosun við sum vinnuskilyrði.kókosskel virkt kolefni fyrir gashreinsun sýnir framúrskarandi árangur á þessu sviði vegna mikillar aðsogsvirkni og vélræns styrks.

 

Ⅱ. Kvikasilfurstegundir og umbreytingarleiðir í reykgasi

 

Skilningur á dreifingu kvikasilfurstegunda frá sjónarhóli varmafræði og hreyfifræði er forsenda þess að hægt sé að ræða hvernig kvikasilfur fjarlægir með virku kolefni.

 

2.1 Losun og upphafleg tegund kvikasilfurs í kolum

Kvikasilfur í kolum er venjulega til í snefilmagni, með innihald almennt á bilinu frá0,01–0,5 mg/kg, hýst í lífrænum efnum, pýrít og leirsteinefnum. Við há-brennsluskilyrði í ofni (u.þ.b1300–1600 gráður), eru þessar kvikasilfurstegundir næstum alveg rokgjörnar og umbreytast í loftkennt kvikasilfur. Mest af upphaflega losuðu kvikasilfri er til semfrumkvikasilfur (Hg⁰), þar sem aðeins lítið magn oxast á há-hitasvæðinu.

Loftkennt Hg⁰ hefur eftirfarandi eiginleika: Sterkt efnafræðilegt óvirkt; óleysanlegt í vatni; takmarkað samspil við hefðbundin fangatæki í útblásturslofti. Þess vegna, án sérstakra ráðstafana, er auðvelt að losa Hg⁰ út í andrúmsloftið með hreinsuðu útblásturslofti.Útpressað virkt kolefni til gashreinsunarer oft notað í föstum-bekkjum til að fjarlægja djúpt Hg⁰ vegna einsleitrar uppbyggingar og góðs gegndræpis.

 

2.2 Tegundabreyting kvikasilfurs í reykgaskerfum

Þegar hitastig útblástursloftsins lækkar frá úttak ofnsins og fer í gegnum sparneytina, loftforhitara, SCR, ryksöfnunarbúnað og brennisteinshreinsunarbúnað í röð, fer kvikasilfur í gegnum röð einsleitra og ólíkra viðbragða í mismunandi búnaði og hitastigssvæðum, sem myndar þrjú lykilform:

1. Frumkvikasilfur Hg⁰: Loftkennt, rafmagnshlutlaust, mjög rokgjarnt, lítið efnafræðilegt hvarfgirni; frásogast ekki auðveldlega með blautri brennisteinslosun eða aðsogast líkamlega á flöt flugösku; þær sem erfiðast er að stjórna og helstu marktegundir ACI tækninnar.

2. Oxað kvikasilfur Hg²⁺: Er venjulega til sem mjög leysanleg sölt eins og HgCl2 og HgSO4; Hg⁰ er hægt að oxa í Hg²⁺ í nærveru HCl, O₂, NO₂ og hvataflötum; Auðleysanlegt í FGD slurry eða fangað á flugöskuflötum, þannig fjarlægt að hluta með hefðbundnum brennisteins- og rykhreinsibúnaði.

3. Agna-bundið kvikasilfur: Kvikasilfur blandað með steinefnum á yfirborði flugaöskuagna eða óbrenndu kolefnis til að mynda fasta-fasahluta; er hægt að fanga í háu hlutfalli með-hagkvæmum ryksöfnurum, kvikasilfursforminu sem er auðveldast að stjórna.

 

Við raunverulegar vinnuaðstæður eru hlutfallsleg hlutföll formanna þriggja háð koleiginleikum (sérstaklega klór-, brennisteins- og alkalímálmainnihaldi), hitadreifingu í ofninum og útrásinni, brennslu og afoxandi andrúmslofti, SCR rekstrarstöðu og eðlis- og efnafræðilegum eiginleikum flugösku. Almennt er bikkol með hátt klórinnihald í útblásturslofti betur til þess fallið að stuðla að Hg⁰ oxun, þar með auka Hg²⁺ hlutfallið og gera FGD tækinu kleift að taka að sér fleiri kvikasilfursfjarlægingaraðgerðir; þegar brennt er lítið-klórkol (eins og sumum brúnkolum og undir-bikkolum) er Hg⁰ hlutfallið umtalsvert hærra og slík vinnuskilyrði byggja meira á sérstakri tækni til að fjarlægja kvikasilfur (eins og ACI).Virkt kolefni fyrir loft- og gashreinsunbætir fljótt upp galla samverkandi meðhöndlunar við slíkar aðstæður og tryggir samræmi við losun.

 

Ⅲ. Grunnreglur og efniseiginleikar virks kolefnis til að fjarlægja kvikasilfur

 

Virkt kolefni er mikið notað til að fjarlægja kvikasilfur í útblásturslofti í kola-orkuverum vegna einstakrar uppbyggingar svitahola og efnafræðilegra eiginleika yfirborðs sem auðvelt er að stilla.

 

3.1 Uppbygging svitahola og líkamlegt aðsog

Virkt kolefni er almennt framleitt úr kolefnisgjöfum eins og kolum, lífmassa, kókoshnetuskel, tré eða jarðolíukoki með háum-kolsýringu og virkjun. Örvunarferlið (líkamleg eða efnafræðileg virkjun) framleiðir mikinn fjölda aförholur (<2 nm)**, **mesopores (2–50 nm)** and **macropores (>50 nm)inni í efninu, myndar mjög tengt stigveldi svitahola net, sem gerir tiltekið yfirborð þess nær þúsundum m²/g.Kókosskel virkt kolefni til gashreinsunarer frægur fyrir vel-þróaðar örholur og sterka fangagetu fyrir lága-styrk kvikasilfursgufu.

Líkamlegt aðsog byggist aðallega á van der Waals krafti og veikum skautunarsamskiptum,einkenndieftir:

• Aðsogsferlið er venjulega afturkræft;
• Lágur aðsogshiti, nálægt þéttingarhita;
• Aðsogsgeta er viðkvæm fyrir hitastigi og hitastigshækkun dregur verulega úr aðsogsgetu.

Innan hitastigssviðs útblásturslofts kola-orkuvera (almennt100–200 gráður), skilvirkni þess að fanga Hg⁰ eingöngu með líkamlegu aðsogi er oft ófullnægjandi, sérstaklega þegar kvikasilfursstyrkur í útblásturslofti er lágur (venjulega við ug/m³ hæð). Á þessum tíma hefur frumkvikasilfur enga kosti við samkeppnisaðsog samanborið við aðrar gassameindir og aðsogsjafnvægið hefur tilhneigingu til frásogshliðarinnar við háhitaskilyrði. Þess vegna, þó að uppbygging svitahola sé grundvöllur aðsogs, verður að koma á sterkari efnafræðilegri frásogsbúnaði til að ná skilvirkri fjarlægingu kvikasilfurs.

 

3.2 Yfirborðsvirknihópar og efnaaðsog

Það er ákveðinn fjöldi súrefnis-virkra hópa á yfirborði virks kolefnis, eins og hýdroxýlhópar (-OH), karboxýlhópar (-COOH), karbónýlhópar (C=O), laktónbyggingar o.s.frv. Þessir virku hópar geta virkað sem veikir Lewissýru- eða basamiðstöðvar að vissu marki í hvarfefnisþáttum í kolefnisefni. Fyrir kvikasilfur geta þessir virku hópar á virku kolefni veitt takmarkaða efnaaðsogsstaði, sem valdið Hg⁰ oxun að hluta eða yfirborðsfléttumyndun, en þessi hæfileiki er langt frá því að uppfylla strangar kröfur um losunareftirlit.

Þess vegna er yfirborðsbreyting á virku kolefni venjulega nauðsynleg í verkfræðiforritum. Með því að kynna tiltekna frumefni eða efnategundir verða til virkar miðstöðvar með meiri kvikasilfursækni, sem umbreytir kvikasilfursfanga úr líkamlegri aðsogs-ráðandi yfir í efnafræðileg aðsog og yfirborðsviðbrögð-ráðandi.Útpressað virkt kolefni til gashreinsunarAuðvelt er að hlaða bróm, brennisteini og öðrum breytiefnum, sem sýnir betri stöðugleika við losun kvikasilfurs í útblásturslofti.

 

Ⅳ. Breytt virkt kolefni: Frá líkamlegu aðsog til viðbragðsstýringar

 

Hægt er að skilja tækni til að breyta virkjuðu kolefni sem "að smíða sérstakt starfhæft yfirborð á kolefnisbeinagrind". Meðal margra breytingaaðferða, sérstaklega halógenbreytingarbrómbreytingar, hefur verið mest rannsakað og notað á sviði kola-kvikasilfurs í útblásturslofti.

 

4.1 Kjarnakerfi brómaðs virks kolefnis

Brómað virkt kolefnier venjulega framleitt með því að setja bróm í sameinda- eða jónformi inn í svitaholur og yfirborð virks kolefnis með gegndreypingu, úða eða gasfasa-ásogs. Bróm getur myndað C-Br tengi á kolefnisyfirborðinu eða verið til sem brómíðsölt og aðsogaðar brómsameindir og myndar nýja yfirborðsvirka staði.Virkt kolefni fyrir loft- og gashreinsungetur verið margfalt hagkvæmari eftir brómun, sem gerir það að almennu vali fyrir virkjanir.

 

Fyrirliggjandi rannsóknir telja almennt að kvikasilfursfanga á brómuðu virku kolefni gangist almennt undir eftirfarandi grunnskref:

1. Massaflutningur og líkamleg innkoma Hg⁰ inn í svitaholurHg⁰ dreifist fyrst til yfirborðs virkra kolefnisagna með söfnun og nálgast síðan virku staðina frekar með sameindadreifingu í svitaholabyggingunni. Þetta ferli er aðallega stjórnað af svitaholabyggingu og útblástursflæðisástandi.

2. Misleit oxun Hg⁰ með brómvirkum stöðumÞegar Hg⁰ nær nálægt stöðum sem innihalda bróm-, eiga sér stað ólík oxunarhvörf með þátttöku brómtegunda. Einfalda tjáningu má skrifa sem:Hg⁰(g) + 2Br(s) → HgBr₂(auglýsingar)Þar sem Br táknar virku brómtegundina á yfirborði virkjaðs kolefnis. Sumar rannsóknir sýna að þetta oxunarferli getur farið í gegnum milligildisstig eða myndað HgBr(auglýsingar) áður en frekari umbreytingu í HgBr₂.

3. Stöðugleiki og sterk binding HgBr₂HgBr₂ sem myndast getur aðsogast af van der Waals kröftum inni í og ​​á yfirborði svitaholanna og getur ennfremur myndað stöðugri flókna uppbyggingu með yfirborðsvirkum hópum, sem gerir það erfitt að soga við útblásturshitastig sem nemur120–180 gráður, þannig að ná skilvirkri kvikasilfursfestingu.

 

Brómað virkt kolefni hefur eftirfarandi mikilvæga kosti umfram klórað virkt kolefni:

• Bróm er hagstæðara fyrir oxunarhvörf Hg⁰ og hvarfhraði er venjulega hærri;
• HgBr2 sem myndast hefur góðan hitastöðugleika við háan hita og er ólíklegri til að brotna niður eða minnka en HgCl2;
• Í nærveru samkeppnislofttegunda eins og SO₂ og H₂O er eitrunarstig virkra brómstaða tiltölulega létt og getan til að standast sveiflur í vinnuskilyrðum er sterkari.

Frá verkfræðireynslu, fyrir litla-klórkolabrennsluskilyrði, getur inndæling á viðeigandi skammti af brómuðu virku kolefni oft náð heildarhraða kvikasilfursfjarlægingar sem nemurmeira en 80–90%á undan ryksöfnunarbúnaðinum, sem uppfyllir gildandi kröfur um losunarmörk á flestum svæðum.

 

4.2 Aðrar breytingaleiðir: Brennisteinn, klór og samsett breyting

Auk brómbreytinga hafa nokkrar aðrar breytingarhugmyndir ákveðna notkunarmöguleika:

1. Brennisteins-breytt virkt kolefniByggt á sterkri sækni milli Hg og S (myndar loksins mjög stöðugt kvikasilfursúlfíð HgS), styrkja vísindamenn efnafræðilega aðsogsgetu með því að hlaða brennisteins-tegundum (eins og frumefnabrennisteini, súlfíð) á yfirborð virka kolefnisins. Brennisteins-breytt virkt kolefni hefur sterka fangagetu fyrir oxað kvikasilfur og hluta af Hg⁰, sérstaklega við lágt hitastig (<150°C), but it is highly sensitive to working condition changes, and regeneration and stability problems remain to be solved.

2. Klór-breytt virkt kolefniKlórbreyting er svipuð brómbreytingu í vélbúnaði, aðallega bætir skilvirkni kvikasilfursfjarlægingar með því að stuðla að oxun Hg⁰ í HgCl₂. Þar sem útblástursloftið sjálft inniheldur oft ákveðinn styrk af HCl, bætt við yfirborðsviðbrögðum eins og SCR hvata, nota sumar virkjanir ekki að auki klór-breytt virkt kolefni, heldur nýta þær samlegðaráhrif núverandi kerfa. Í samanburði við bróm er klórbreyting venjulega örlítið lakari hvað varðar skilvirkni og aðlögunarhæfni hitastigs, en hefur ákveðna kosti í kostnaði og tæringu.

3. Fjöl-samsett breytingUndanfarin ár hafa sumar rannsóknir reynt að innleiða marga virka þætti (eins og bróm + brennisteinn, klór + umbreytingarmálmar, osfrv.) á virku kolefni á sama tíma til að ná fram samverkandi fangingu marg-kvikasilfurs á breiðari hitastigi. Slík samsett breytt efni sýna góða möguleika á notkun á rannsóknarstofustigi, en iðnaðarstærð -upp, langtíma-stöðugleiki og möguleg áhrif á búnað eftir strauminn þarf enn meiri verkfræðilega sannprófun.Kókosskel virkt kolefni til gashreinsunarviðheldur stöðugum árangri í fjarlægingu kvikasilfurs, jafnvel í útblásturslofti með miklum-brennisteins- og-rakastigi eftir samsetta breytingu, og víkkar umfang þess.

 

Ⅴ. Lykilþættir sem hafa áhrif á skilvirkni virks kolefnis við að fjarlægja kvikasilfur

 

Við sömu skilyrði fyrir virkt kolefni getur kvikasilfursfjarlægingin við raunverulegar vinnuaðstæður virkjana enn sýnt verulegan mun, sem á rætur að rekja til tengingaráhrifa margra þátta eins og samsetningar útblásturslofts, hitastigs, innspýtingarstaða og niðurstreymisbúnaðar.

 

5.1 Tengingaráhrif útblástursíhluta

1. SO₂ og SO₃Styrkur SO₂ er venjulega á bilinu þúsundir til tugþúsunda mg/m³, miklu hærri en kvikasilfursstyrkurinn (ug/m³ magn), og hefur náttúrulega samkeppnisforskot í aðsogsferlinu. Hluta af SO₂ er hægt að oxa frekar í SO₃, sem myndar auðveldlega brennisteinssýruúða með H₂O í lágum-hitahlutanum eða þéttist í virku kolefnisvitaholunum og blokkar þar með svitahola og hylur virka staði, sem leiðir til óvirkjunar á virku kolefni. Við mikla SO₃ vinnuskilyrði er oft nauðsynlegt að auka inndælingarhraða virks kolefnis eða nota brennisteinseitrun-þolin breytingakerfi.

2. NOₓ og afleiður þessNO sjálft hefur veika oxandi eiginleika og takmörkuð áhrif á kvikasilfursásog; NO₂ getur tekið þátt í Hg⁰ oxunarferlinu og virkað sem hjálparoxunarefni. Á sama tíma getur NO₂ einnig haft samskipti við yfirborðsoxunarstaði til að breyta yfirborðsefnaumhverfinu. Á heildina litið eru áhrif NOₓ á fjarlægingu ACI kvikasilfurs minna marktæk en SOₓ, en víxlverkunarbúnaðurinn undir SCR+ACI samsettum vinnuskilyrðum verðskuldar frekari-dýptar rannsóknir.

3. HCl og önnur halíðHCl er ein af lykillofttegundum sem stuðla að umbreytingu Hg⁰ í HgCl₂. Í útblásturslofti með hátt klórinnihald, jafnvel án ACI, er aðeins hægt að fjarlægja kvikasilfur að hluta með SCR hvata og FGD samvirkni. Fyrir lág-klórkol er oft nauðsynlegt að bæta upp þennan skort með því að sprauta brómuðu virku kolefni. Sumar virkjanir bæta við klór-brennslubætandi efni fyrir ketilinn eða bæta við hæfilegu magni af HCl í útblástursloftið sem hjálparráðstafanir, en tæringarhættan sem stafar af þessu þarf að vera á varðbergi.

4. Vatnsgufa og súrefniVatnsgufa keppir við aðsogsstaði að vissu marki, sérstaklega veika aðsogsstaði; en viðeigandi magn af H2O getur einnig tekið þátt í sumum yfirborðsoxunarhvörfum. Súrefni er mikilvæg bakgrunnslofttegund til að viðhalda kvikasilfursoxunarhvörfum, sérstaklega sem hefur áhrif á endur-oxunarferlið sem tekur þátt í fjöl-þrepa oxunarferli.

 

5.2 Hitastig og dvalartími

Hitastig er ein mikilvægasta rekstrarbreytan í ACI kerfishönnun og hagræðingu. Æfingasýningar:

When the flue gas temperature is too high (>200 gráður), líkamlega aðsogsgetan minnkar verulega og sumt efnafræðilega frásogað kvikasilfur getur farið að óstöðugleika, sem leiðir til afsogs;

Þegar hitastigið er of lágt (<100°C), although physical adsorption is enhanced, the risk of SO₃/H₂O condensation increases, and flue gas condensation and corrosion problems worsen, which is not conducive to long-term stable operation.

Þess vegna raðar dæmigerð ACI hönnun venjulega innspýtingarstaðnum eftir loftforhitara eða sparneytara og stjórnar honum innan um u.þ.b.100–180 gráðurtil að halda jafnvægi á aðsogsvarmafræði og tæringaráhættu búnaðar.

Að auki er dvalartími virkra kolefnisagna í loftræstingu einnig einn af lykilþáttum sem ákvarða skilvirkni kvikasilfursfjarlægingar. Of stuttur dvalartími mun leiða til þess að ryksafnarinn fangar áður en kvikasilfur kemst í fulla snertingu; Að lengja dvalartímann á viðeigandi hátt er stuðlað að því að ljúka massaflutningi og hvarfferlum milli kvikasilfurs og virkra staða. Með því að stilla fyrirkomulag stúta, hámarka uppbyggingu loftræstanna og dreifingu flæðisviðs, er hægt að bæta virkan dvalartíma án þess að auka verulega viðnámstap.

 

5.3 Inndælingarhraði, kornastærð og blöndunarjafnvægi

Inndælingarhraði virks kolefnis (gefinn upp sem mgAC/m³ útblásturslofts eða C/Hg massahlutfall) hefur bein áhrif á heildarfjölda tiltækra aðsogsstaða og er leiðandi breytan til að stjórna hraða brottnáms kvikasilfurs. Í raunverulegri verkfræði, þegar brennt er lágt-klórkol og leitast við að fjarlægja kvikasilfurshraða upp á um 90%, þarf óbreytt venjulegt duftformað virkt kol oft þúsundir til tugþúsundfalda C/Hg massahlutfallsins, sem leiðir til mikils kostnaðarþrýstings; eftir að hafa notað brómað virkt kolefni er hægt að draga verulega úr inndælingarhraðanum við sama kvikasilfursfjarlægingarhraða.

Kornastærð virks kolefnis hefur áhrif á dreifingar- og massaflutningseiginleika þess í útblásturslofti. Minni kornastærð er til þess fallin að auka tiltekið yfirborðsflatarmál og auka snertingartíðni við kvikasilfursameindir, en of lítil kornastærð getur aukið flugtap og haft áhrif á frammistöðu ryksöfnunar. Almennt er kornastærð duftforms virks kolefnis sem notuð er fyrir ACI að mestu á bilinu10–30 μm.

Að blanda einsleitni er líka auðvelt að gleymast en mjög mikilvægur þáttur. Jafnvel þótt inndælingarhraði virks kolefnis sé nægjanlegur, ef þversniðsblöndunin við útblástursloftið er ójöfn, verður staðbundið óhóflegt aðsog og staðbundin ófullnægjandi brottnám kvikasilfurs. Hagræðing á inndælingarstöðu og stútuppsetningu með CFD uppgerð, ásamt netþéttnieftirliti til að stilla innspýtingarskilyrði, er áhrifarík leið til að bæta heildarafköst kerfisins.Kókosskel virkt kolefni til gashreinsunarhefur stillanlega kornastærð og góða vökva, hentugur fyrir stöðugan-tíma langtíma notkun pneumatic sprautukerfa.

 

Ⅵ. Verkfræðiforrit, hagkerfi og markaðsþróun ACI tækni

 

6.1 Núverandi staða verkfræðiumsóknar

Þar sem Bandaríkin innleiddu smám samanKvikasilfurs- og lofteiturefnastaðlar (MATS)á 2000, hefur ACI tækni tekið forystuna í stórum-notkun í stóriðnaði í Norður-Ameríku og nær smám saman yfir ýmsar einingar sem brenna mismunandi kolategundir. Sum Evrópulönd hafa einnig sett upp ACI kerfi á stórum kola-einingum til að uppfylla strangari og alhliða losunarkröfur. Undanfarin ár, með ofur-lítil losun endurnýjunar á kola-einingum og aukinni athygli á losun kvikasilfurs, hefur ACI og önnur kvikasilfurstengd-tækni smám saman verið tekin inn í tæknivalssýn, sérstaklega á einingum með lítið-klór, lágt-auðkenni, er ein tæknileg tegund ösku virkni.

ACI kerfi hafa venjulega eftirfarandi verkfræðilega eiginleika:

• Tiltölulega einföld uppbygging tækja, yfirleitt þar á meðal geymslutunnur, mæli- og fóðrunarkerfi, pneumatic flutningsleiðslur, innspýtingarlansar og stjórnkerfi;
• Góð samhæfni við upprunalega útblásturshreinsikerfið, án þess að endurnýja aðalvélina og uppbyggingu útblástursins í stórum stíl;-
• Hægt er að stilla inndælingarhraðann á sveigjanlegan hátt í samræmi við styrk kvikasilfurslosunar og reglugerðarkröfur, með ákveðinni sveigjanleika.

 

6.2 Efnahagslegur kostnaður og-förgunarvandamál

Þrátt fyrir að ACI tækni hafi augljósa kosti í tæknilegum þroska, hafa hagkerfi hennar og ytri umhverfisáhrif alltaf verið mikilvægir þættir sem takmarka víðtæka kynningu hennar.

1. Kostnaður við virkt kolefniÞó að verð á duftformi virku kolefnis sjálft sé lágt (innanlandsmarkaður) hafa há-breyttar vörur eins og brómað virkt kolefni hátt einingarverð. Með því að taka meðalstórar og stórar kola-einingar sem dæmi, til að ná háum kvikasilfursfjarlægingu, getur árleg neysla virks kolefnis numið hundruðum til þúsunda tonna, með árlegum rekstrarkostnaði á bilinu milljónum RMB til hærra stigs. Með þjöppun á framlegð í orkuiðnaðinum hefur þessi samfelldi rekstrarkostnaður orðið þáttur sem þarf að vega vandlega við ákvarðanatöku- í virkjunum.

2. Förgun kvikasilfurs-sem inniheldur fluguöskuVirka kolefnið sem sprautað er í útblástursloftið mun á endanum fanga rykhreinsunarkerfið ásamt flugöskunni og breytir þar með eðlis- og efnafræðilegum eiginleikum flugöskunnar. Annars vegar getur aukning á óbrenndu kolefnisinnihaldi og litabreyting haft áhrif á nýtingargildi þess í sements- og steypuiðnaði; á hinn bóginn er flugaska sem er frásoguð eitruðum málmum eins og kvikasilfri oft stjórnað semspilliefnií samræmi við laga- og umhverfisstaðla, sem eykur kostnað við flutning, förgun og eftirlit með umhverfisáhættu til lengri-tíma. Sem stendur eru örugg urðun og storknunar-/stöðugleikameðhöndlun aðalvalkostir, en enn er óleyst vandamál hvernig hægt er að bæta auðlindanýtingu þess á þeirri forsendu að tryggja umhverfisöryggi.

3. Tæring og kerfisáreiðanleikiÞó að brómað virkt kolefni hafi mikla-skilvirkni í að fjarlægja kvikasilfur, þá er líka hætta á að brómíð geti valdið tæringu á FGD-kerfum neðanstraums, loftrennslis- og strompsefni. Sérstaklega í blautri brennisteinslosun getur aukning halógenstyrks í vökvafasanum haft slæm áhrif á gúmmífóðringar og málmblöndur, aukið viðhaldstíðni og kostnað við að skipta um varahluti. Þegar ACI kerfi er hannað þarf að huga vel að tæringarbúnaði, efnisvali og -tæringarvarnaraðferðum.

 

6.3 Markaðsstærð og þróunarþróun

Samkvæmt alþjóðlegum markaðsrannsóknaskýrslum á undanförnum árum hefur virkjað kolefnismarkaður fyrir meðhöndlun á útblásturslofti iðnaðar (þar á meðal kola-orkuver, sorpbrennslu, málmbræðslu o.s.frv.) náð milljörðum Bandaríkjadala, þar á meðal er sérstakt duftformað virkt kolefni til að fjarlægja kvikasilfur einn af þeim hlutum sem vaxa hratt-.Kókosskel virkt kolefni til gashreinsunará mikilvægan hlut í orku, sorpbrennslu og málmvinnslugashreinsun. Spár sýna að hlutinn mun halda jákvæðum vexti á næstu árum, þar sem helstu drifkraftar eru meðal annars:

• Herða kröfur um losun kvikasilfurs fyrir nýjar og endurbyggðar kola-einingar í þróunarlöndum;
• Strangari eftirlit með þungmálmaeftirliti í sorpbrennslu og hættulegum sorpbrennsluiðnaði;
• Stækkun forrita sem kemur til með að auglýsa nýjar-afkastamiklar breyttar virkjaðar kolefnisvörur.

 

Ⅶ. Tæknilegar leiðbeiningar í framtíðinni og ítarlegar hugmyndir um stjórnarhætti

 

Með frekari betrumbót á umhverfiseftirliti og stöðugum framförum í orkuumbreytingu, er "einkennabundinni meðferð" stjórnunarlíkani einnar tækni smám saman skipt út fyrir kerfisbundið, fjöl-samlegðaráætlanir fyrir mengunarvarnir. Í þessu samhengi stendur ACI tæknin sjálf einnig frammi fyrir þörfum endurtekinnar uppfærslu og virknisamþættingar.

 

7.1 Nýtt-lítil og endurnýjanlegt aðsogsefni

Frá sjónarhóli auðlinda og kostnaðar eru aðsogsefni sem eru unnin úr lífmassa eða föstu úrgangi frá iðnaði (eins og strá, ávaxtaskeljar, seyru, flugaska osfrv.) vaxandi athygli. Með viðeigandi virkjun og efnafræðilegum breytingum geta þessi efni náð frammistöðu í fjarlægingu kvikasilfurs nálægt eða jafnvel meiri en hefðbundið-virkt kolefni sem byggir á kolum við sum vinnuskilyrði, á sama tíma og það dregur verulega úr hráefniskostnaði og kolefnisfótspori. Ennfremur, að þróa aðsogsefni sem hægt er að endurvinna og endurnýta á -staðnum í virkjunum eða miðlægum aðstöðu mun hjálpa til við að draga úr myndun hættulegs fasts úrgangs og bæta heildar sjálfbærni í umhverfinu.

 

7.2 Samþætting fjöl-mengunarefnasamvirkni

Ein mikilvæga þróunarstefna framtíðar tækni til að meðhöndla útblásturslofttegundir er að tengja djúpt saman virkni kvikasilfursfjarlægingar við núverandi efnahreinsunar-, brennisteinshreinsunar- eða rykhreinsunarkerfi til að byggja upp „allt-í-einn“ samvirknistýringarvettvang. Til dæmis:

• Þróa SCR hvata með tvöföldum virkni NOₓ minnkun og Hg⁰ oxun til að draga úr ósjálfstæði á sjálfstæðum ACI kerfum;
• Kynntu fjöl-virk duft með kvikasilfursásogsvirkni í hálf-þurrri brennisteinslosun eða þurrum innspýtingarferlum til að ná samverkandi stjórn á SO₂, HCl og Hg;
• Sameina með flugöskuflokkun og söfnunartækni til að aðgreina kvikasilfur-hlaðið virkt kolefni frá nýtanlegri fluguösku og draga úr áhrifum á nýtingu byggingarefna.

Gert er ráð fyrir að þessi samþætta lausn dragi úr heildarfjárfestingar- og rekstrarkostnaði en dragi úr kerfisflækju og viðhaldsbyrði.

 

7.3 Stafræn væðing og greindar stjórnun

Með þróun kvikasilfursvöktunartækni á netinu hafa fleiri og fleiri virkjanir byrjað að koma í notkunKvikasilfurs eftirlitskerfi með stöðugri losun (HgCEMS)til að fá rauntímagögn- um styrk kvikasilfurs í útblásturslofti og breytingar á tegundum. Ásamt CFD-hermi, gagna-drifnum líkanagerð og hagræðingaralgrímum, er hægt að framkvæma kraftmikla ákjósanlega stjórn á inndælingarhraða virks kolefnis, inndælingarstöðu og jafnvel formúlubreytingar, sem myndar lokaða-lykkju reglugerðarkerfi til að lágmarka neyslu virks kolefnis á þeirri forsendu að tryggja samræmi við losun.Kókosskel virkt kolefni til gashreinsunarbregst fljótt við og hentar vel fyrir nákvæma skömmtun í snjöllum stjórnkerfum.

Með framgangi stafrænnar og greindar umbreytingar virkjana er einnig hægt að tengja ACI kerfi við aðlögun einingaálags, eldsneytisskipti, aðlögun á brennisteinshreinsun og denitrification vinnuskilyrði til að ná nákvæmari og hagkvæmari samvirknistýringu.

 

7.4 Frá vélahermi til efnismiðaðrar hönnunar

Skammtaefnareikningsaðferðir táknaðar meðDensity Functional Theory (DFT)hafa smám saman orðið mikilvæg tæki til að rannsaka frásogs- og hvarfferli kvikasilfurs á yfirborði mismunandi aðsogsefna. Með því að rannsaka kerfisbundið víxlverkun rafrænna uppbyggingar milli kvikasilfurs og mismunandi frumefna og yfirborðsbygginga á fræðilegu stigi, getur það veitt vísindalegan grunn fyrir "markvissa hönnun" nýrra aðsogsefna, sem minnkar þann tíma og fjármagn sem þarf til hefðbundinna tilrauna-og-villutilraunarannsókna og þróunar. Á grundvelli forvera er búist við að víðtækari samsetning slíkra hermuna með mikilli-afkastatilraunum og vélrænni reiknirit muni stuðla að rannsóknum og þróun á virku kolefni og öðrum efnum yfir í nýtt „hönnunardrifið-stig.

 

7.5 Kornformað virkt kolefni Föst rúm Kvikasilfursfjarlægingartækni

Kornformað virkt kolefni tækni með föstum rúmum er önnur hugmynd um kvikasilfursmengun í kola-orkuverum. Ólíkt almennri ACI tækni, semKornformað virkt kolefniFöst rúm er komið fyrir neðan við blauta brennisteinshreinsunarbúnaðinn (FGD) og hitastig útblástursloftsins lækkar í um það bil 50 gráður, sem þjónar sem lokahreinsunaraðferðin til að ná djúpri fjarlægingu kvikasilfurs. Þessi skipulagsstefna hefur umtalsverða kosti: Lágt-hitaumhverfið stuðlar að samlegðaráhrifum eðlisfræðilegs aðsogs og efnaaðsogs, og brýtur í gegnum flöskuháls takmarkaðrar aðsogsgetu ACI í há-hitahlutanum (100-180 gráður); á sama tíma, kornótt form afKornformað virkt kolefniforðast þann vanda að blanda við flugösku sem hefur áhrif á auðlindanýtingu hennar.

 

 

Byggt á ítarlegri-rannsókn á kvikasilfursásogskerfi, hönnun áKornformað virkt kolefnifast rúm getur að fullu lært af breytingastefnu brómaðs virks kolefnis. Rannsóknir sýna að kvikasilfur fylgirLangmuir-Hinshelwoodoxunar-aðsogskerfi á yfirborði virkjaðs kolefnis og myndar að lokum stöðug efnasambönd með yfirborðshalógenum á formi Hg²⁺. Hleður for-brómaðKornformað virkt kolefnií föstu rúmi getur náð skilvirkri oxun og festingu Hg⁰ við lágt hitastig, og forðast samkeppnisaðsogstruflun SO₂ – vegna þess að súlföt hafa verið fjarlægð í FGD kerfinu. Að auki auðveldar eininga uppbygging fasta rúmsins að skipta um og endurnýja aðsogsefni, sem veitir raunhæfa leið fyrir verkfræðilega beitingu há-afkastamikilla efna eins og góðmálms-breytts virks kolefnis og stuðlar að kvikasilfursstjórnun í kola-orkuverum í átt að því markmiði aðnærri-núlllosun.

Með hliðsjón af þeim raunhæfa bakgrunni að umbreyting hreinnar orku á heimsvísu tekur enn tíma, er enn nauðsynlegt bráðabirgðaverkefni að innleiða-mikilvæga mengunarvarnir á núverandi kola-einingum. Stöðugar umbætur og nýsköpun á tækni til að fjarlægja kvikasilfur virkt kolefni tengjast ekki aðeins tæknilegu vali eins iðnaðar heldur einnig umhverfisgæðaumbótum og lýðheilsuvernd og mun hún enn gegna mikilvægu hlutverki í verkfræðistarfi á næstu áratugum.Útpressað virkt kolefni til gashreinsunar, kókosskel virkt kolefni til gashreinsunar, ogvirkt kolefni til loft- og gashreinsunarhver þeirra hefur einstaka kosti og mun halda áfram að gegna lykilhlutverki við að fjarlægja kvikasilfur í útblásturslofti og gashreinsun, styðja umhverfisbætur og lýðheilsuvernd.