化学链燃烧钴基载氧体炉内脱汞机理研究

冯 亮, 倪明国, 刘敦禹, 金 晶, 乌晓江

（1.上海理工大学 能源与动力工程学院 上海 200093；2.上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海 200093；3.上海锅炉厂有限公司，上海 200093）

煤炭燃烧产生的CO2会引起温室效应，为减少CO2排放，提出了多种新型捕集CO2的技术，如：富氧燃烧、燃烧前和燃烧后捕集[1]。其中，整体煤气化联合循环发电（IGCC）、富氧燃烧和化学链燃烧（CLC）技术的目标是采用提高CO2浓度的方法，降低CO2分离成本。CLC 技术可以产生高浓度的CO2气体用以进行捕集、利用或储存，从而减少CO2排放。在CLC 技术中，煤不直接与空气接触，而是在还原反应器中被载氧体（MxOy）氧化。同时，MxOy被还原为MxOy-1，然后被输送到氧化反应器中与氧气反应，并返回到氧化态[2]。通常在CLC 技术中使用的载氧体具有在炉内氧化Hg0的潜力。

如果Hg0可以在炉内高温下被氧化为Hg2+，则Hg2+可能会被粉煤灰吸附而逐渐形成HgP，随后可以通过布袋除尘器和烟气脱硫装置去除HgP。在此过程中，炉中足够长的反应时间可以提高Hg0的脱除效率[3]。目前，Fe2O3已被广泛用作煤的CLC的载氧体，实验结果表明，还原反应器中25%的汞以Hg2+的形式存在，氧化反应器中54%的汞以Hg2+的形式存在。因此，在炉内将Hg0转化为Hg2+是可以实现的，而载氧体Fe2O3是实现Hg0氧化的关键[4]。

目前，已有学者对锅炉中汞的转化规律进行了研究，汞转化的关键因素包括温度、煤种和降温速率等[5]。煤中的汞排放依赖于温度，当温度高于650 ℃时，煤中的汞会随着煤燃烧而完全释放[6]。并且，煤种和炉内停留时间对气相中汞的存在形式也有影响[7]。……