燃煤烟气常规污染物净化设施协同控制汞的研究

采用Ontario Hydro方法对国内20个典型燃煤电厂选择性催化还原脱硝(selective catalytic reduction denitrification,SCR)系统、除尘系统(静电除尘器electrostatic precipitator,ESP)、布袋除尘器(fabric filter,FF)、湿法烟气脱硫系统(wet flue gas desulfurization,WFGD)前后烟气汞的形态和浓度进行测试,研究电厂常规污染物控制设施对烟气汞的形态转化及协同控制作用。结果表明,SCR对烟气中总汞的减排效果不明显,但促进了Hg0向Hg2+的转变;SCR催化氧化Hg0与煤中的氯含量成正相关性,NH3对SCR催化氧化Hg0具有抑制作用。ESP/FF对烟气中汞的影响主要体现在对Hgp的协同脱除上,FF的脱汞效率高于ESP的脱汞效率,循环流化床锅炉配置ESP的脱汞效果高于煤粉炉配置ESP的脱汞效果。WFGD对汞的脱除依赖于烟气中Hg2+的比例,随着液气比(L/G)、pH的增加,WFGD脱汞效率逐渐增加。SCR促进了ESP、WFGD的脱汞效果,对于配置SCR+ESP+WFGD的燃煤电厂,对烟气汞的排放具有很好的协同控制能力。     

国内典型燃煤电厂大气汞排放特性分析

燃煤电厂是我国最主要的人为汞污染源,新的《火电厂大气污染物排放标准》对燃煤电厂汞排放控制提出了明确要求,现有的污染控制设备对烟气中的汞有一定的协同脱除效果。通过对国内6个典型燃煤电厂汞排放测试结果进行分析,得出现阶段燃煤电厂配置条件下汞的排放特性。结果表明:SCR对烟气中总汞的减排作用不明显,但能促使Hg0氧化成易脱除的Hg2+和Hgp;ESP可以脱除几乎全部的Hgp,其协同脱汞效率在6.07%～46.41%之间,平均脱汞效率为23.58%;WFGD对Hg2+和总汞的协同脱除效率分别为78.99%、42.09%,经过WFGD后约有86.07%的Hg0排入大气;ESP+WFGD的平均脱汞效率为56.4%。燃煤烟气中的汞经过协同控制后,可以满足国家规定的排放标准要求。     

静电除尘器对烟气汞脱除作用的实验研究

介绍了由电厂静电除尘器对燃煤烟气汞脱除作用的现场测试得到静电除尘器进出口位置烟气汞的形态分布及静电除尘器对烟气汞的脱除效率。结果表明,静电除尘器对烟气汞的脱除效率为27.9%,以脱除烟气中氧化态汞和颗粒汞为主,对单质汞脱除效果较弱。飞灰中细颗粒(25μm～60μm)占到58.5%,其对烟气汞的吸附能力较强,使静电除尘器对烟气汞,特别是氧化态汞具有良好的脱除效果。采取措施使元素汞转化为氧化态汞,提高飞灰吸附汞的能力,是提高静电除尘器对烟气汞脱除效率的技术方向。     

脱汞催化剂对燃煤电厂汞排放特性的试验研究

江西某电厂700 MW机组锅炉SCR加装了脱汞催化剂,为了比较加装脱汞催化剂前后对环保控制设备协同脱除烟气汞的效果,通过对该机组锅炉脱汞催化剂投入前后烟气中汞含量的测定,分析了脱汞催化剂投入前后汞排放的形态分布。结果表明:脱汞催化剂投入后,汞氧化率由49.64%上升为81.67%。WFGD对总汞的脱汞效率由63.52%上升为82.93%,机组汞排放含量由7.78μg/m~3下降为3.98μg/m~3,降幅达48.84%。脱汞催化剂投运对于烟气汞的脱除效率有明显效果。对比OHM法和30B法测试结果,发现两种方法对总汞的测试准确性较好,对氧化态汞和单质汞测试偏差不大。     

循环流化床锅炉汞排放及控制试验研究

使用自行设计的燃煤烟气汞形态测量装置，在燃烧石煤的循环流化床锅炉上进行了汞排放及其控制试验研究。试验结果表明：静电除尘器对汞的排放有一定的控制作用，除尘器后烟气中汞的含量明显低于除尘器前；烟气经过除尘器后汞的形态分布变化较大，排入大气的汞主要为单质态汞；燃煤中添加石灰石后，使得烟气中的气态汞向固态汞转化，有利于汞的脱除。     

湿法烟气脱硫装置和静电除尘器联合脱除烟气中汞的试验研究

采用国际上通用的安大略方法(Ontario hydro method,OHM)对某燃煤电站静电除尘器(electrostatic precipitator,ESP)和湿法烟气脱硫装置(wet flue gas desulphurization,WFGD)前、后的烟气进行采样,应用美国环境总署(enviroment protection agency,EPA)标准方法测定了烟气中Hg0、Hg2+和HgP的浓度,应用全自动汞分析仪DMA80测定固体样品(煤、底灰、ESP飞灰、脱硫产物)中的汞浓度。由汞平衡得出各个环节中的汞所占的份额,分析了ESP和WFGD对烟气中汞的脱除性能。实验结果表明：此燃煤电站烟气中的汞主要以Hg0形态存在,所占份额均大于80%,Hg2+的份额小于20%,ESP可以有效脱除HgP且部分Hg0被氧化为Hg2+。WFGD装置对总汞的脱除率和Hg2+的吸附率均为零,研究发现烟气中大于50%的Hg2+经过WFGD装置后被还原为Hg0。电厂底渣和飞灰中汞的富集因子均小于1,脱硫产物中汞的富集因子均大于1,表明在此电厂中汞在底渣和飞灰中是耗尽的,在脱硫产物中是富集的。     

利用湿式静电除尘器(ESP)脱除汞

燃烧高硫煤或低硫煤电厂应认真考虑的一种汞排放控制方式是采用湿式电除尘器脱除烟气中的汞。烟气中的汞如果以水溶性的氧化物形式存在就可以直接以颗粒物形式脱除，而如果以元素汞形式存在可以被吸附剂吸附后再被间接脱除。已经证实湿式电除尘器可去除燃中、高硫煤锅炉产生的亚微米级的颗粒物和酸雾排放。现在来看，如果在ESP（静电除尘器）之后布置湿式电除尘器（WESP）代替布袋除尘器，则对燃低硫份的次烟煤或褐煤锅炉可能会得到相同的汞排放控制效果。     

燃煤电厂现有烟气净化设备脱汞特性分析

为了解某燃烧褐煤电厂现有脱硫、脱硝、除尘器等烟气净化设备对汞的脱除特性。采用安大略法(OHM法)和冷原子吸收光谱分析法测试了该电厂褐煤燃烧过程以及烟气排放中的零价汞(Hg0)、氧化态汞(Hg2+)、颗粒态汞(Hgp)和总汞(HgT)的质量浓度。结果表明:选择性催化还原脱硝设备对汞的脱除效果不明显;除尘器对于颗粒态汞具有一定的脱除作用;脱硫设备主要脱除烟气中的氧化态汞;电厂现有设备对汞的脱除率仅为33.94%。     

燃煤电厂污染控制设备脱汞效果及汞排放特性试验

为了解燃煤电厂汞的排放规律以及现有的污染控制设备对烟气中汞的协同脱除效果,采用安大略法对江西省内4台机组进行汞排放及控制试验研究,得到现阶段燃煤电厂配置条件下汞的排放特性。研究结果表明：未投入汞氧化剂的机组污染控制设备协同脱汞效率在69.01%~75.63%,投入汞氧化剂的机组脱汞效率可达89.69%;SCR脱硝装置对烟气总汞的减排效果不明显,但能促使Hg⁰成为易于脱除的Hg²⁺和颗粒态汞,机组投入汞氧化剂后可大幅提高Hg⁰氧化为Hg²⁺的比率;除尘器可以脱除全部的颗粒态汞,其协同脱汞效率平均值为24.37%;湿式脱硫系统对Hg²⁺的脱除效率为88.39%;烟气经过脱硝、除尘、湿式脱硫装置后,最终排放气体中汞的质量浓度在3.91~8.89 μg/m³,远小于国家排放标准限值。     

现有设备协同脱汞技术概述

介绍了燃煤电站的汞排放现状,并指出了汞危害性以及我国脱汞所面临的巨大压力,分析了烟气中汞存在形态以及影响其存在形态的原因,论述了当前利用燃煤电站现有污染控制设备进行协同脱汞的研究进展,包括:燃烧器/反应器、选择性催化还原(SCR)、电除尘器(ESP)、湿法烟气脱硫(WFGD)等系统,最后,展望了今后烟气脱汞技术的研究趋势。