超低排放改造后燃煤烟气净化设备协同脱汞潜力分析

燃煤机组完成超低排放改造后,原有的烟气净化设备在设备容量、装备水平上有较大提升。为了给汞排放治理提供决策依据,分析了超低排放改造后烟气净化设备的汞脱除潜力。研究结果表明：SCR烟气脱硝系统改造能够增大Hg⁰的氧化效率,因而能促进后续烟气净化设备的脱汞效率;低低温电除尘和电袋复合除尘技术的协同脱汞效率显著,可达40%;安装高效除尘除雾器的脱硫塔对汞的协同脱除效率可达96%。然而,由于超低排放改造后除尘器出口Hg²⁺含量低,且粉尘浓度低、粒径小,脱硫系统单塔提效增容改造及湿式电除尘器对烟气中汞的脱除效率影响有限;还有可能出现单塔提效增容改造后脱硫系统出口汞的排放浓度较入口略有增加的情况。     

脱硫废水烟道蒸发工艺协同脱汞效率研究

燃煤电厂脱硫废水成分复杂,处理难度大。以某燃煤电厂600 MW机组为研究对象,进行了脱硫废水（人工配制）烟道蒸发试验,探索了协同脱汞的可行性,并讨论了脱硫废水氯离子质量浓度与机组运行负荷等对脱汞效率的影响。研究结果表明,将脱硫废水喷射至烟道进行雾化干燥的协同工艺,不仅有效提高了烟气中HCl含量,而且能促使更多Hg⁰转化为较易被飞灰吸附的Hg²⁺,可实现脱硫废水零排放和烟气汞的减排;废水中的氯离子对脱汞效率有较大的影响,当废水中氯离子质量浓度由21 250 mg/L增加至36 500 mg/L时,烟气中气态汞的协同脱除效率由95%降至58%;与机组低负荷运行时协同脱汞效率相比,高负荷条件下协同脱汞效率有所降低。     

燃煤烟气中零价汞的催化氧化理论研究进展

汞是燃煤锅炉烟气重金属污染元素之一,主要存在形态为零价汞(Hg⁰)、氧化态汞(Hg²⁺)和颗粒态汞(Hg_p),其中Hg⁰难以去除,通常需将其氧化为较易脱除的Hg²⁺后再脱除;催化剂可以促进Hg⁰的氧化,按照催化剂来源与功能的不同,将其分为3类,即燃煤飞灰、常规Hg⁰氧化催化剂及联合脱硝脱汞催化剂,综述了Hg⁰在不同催化剂作用下发生氧化反应的密度泛函理论(DFT)研究现状;对各种催化剂表面Hg⁰的吸附以及氧化反应机理进行了总结并比较了一些相近研究的内容与结果;指出了现有研究的不足,提出了Hg⁰氧化剂DFT理论计算研究今后的发展趋势。     

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。     

燃煤电厂碱性吸附剂脱汞性能研究

燃煤电厂汞污染已受到广泛关注。目前燃煤电厂最成熟的脱汞技术是活性炭喷射技术,但活性炭需要进一步改性且应用成本较高,因此,各类吸附剂脱汞研究已成为国内外研究的热点问题。依托大唐阳城电厂7号机组碱性吸附剂脱除系统,利用安大略湿化学取样方法（OHM）对NaHCO₃干粉的汞脱除效果进行试验研究。结果表明,在SCR的反应温度下NaHCO₃能够将大部分Hg⁰和少量Hg²⁺转化为Hg^P,且当NaHCO₃喷射量为480 kg/h时,Hg^P转化率已接近最大。所做研究为燃煤烟气脱汞提供了一条切实可行的技术路线。     

燃煤电厂碱性吸附剂脱汞性能研究

燃煤电厂汞污染已受到广泛关注。目前燃煤电厂最成熟的脱汞技术是活性炭喷射技术,但活性炭需要进一步改性且应用成本较高,因此,各类吸附剂脱汞研究已成为国内外研究的热点问题。依托大唐阳城电厂7号机组碱性吸附剂脱除系统,利用安大略湿化学取样方法（OHM）对NaHCO₃干粉的汞脱除效果进行试验研究。结果表明,在SCR的反应温度下NaHCO₃能够将大部分Hg⁰和少量Hg²⁺转化为Hg^P,且当NaHCO₃喷射量为480 kg/h时,Hg^P转化率已接近最大。所做研究为燃煤烟气脱汞提供了一条切实可行的技术路线。     

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。     

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。     

美国燃煤电厂一体化脱汞技术进展

燃煤电厂是汞的最大的排放源。燃煤电厂的汞主要存在于烟气中,且呈现为微粒结合汞、氧化汞和单质汞3种形态。为了满足汞捕捉的环保要求,美国能源部等单位多年来针对利用常规的脱硫、脱硝、除尘等空气污染控制设施和技术,进行一体化汞脱除的研发工作。研究结果表明,利用燃煤电厂常规的除尘、脱硫、脱硝等空气污染控制设施,就能在一定程度上达到一体化脱汞的目的。一体化脱汞技术为燃煤电厂的发展提供了又一种清洁燃烧技术,介绍了美国一体化脱汞技术的开发情况。     

1 000 MW超低排放机组Hg迁移特性

为研究国内某燃煤电厂1 000 MW超低排放机组中汞（Hg）的排放特性,采用EPA Method 30B对机组不同位置的烟气进行平行取样,同时对原煤、底渣、飞灰、脱硫废水以及湿式电除尘器（WESP）废水等也进行了取样分析。结果表明:Hg的质量平衡率为96.65%,在可接受范围内;燃煤烟气中的Hg主要以颗粒态汞（HgP）、气态二价汞（Hg2+）以及气态单质汞（Hg0）3种形态存在;选择性催化还原（SCR）脱硝系统对Hg0的氧化率为43.81%;电除尘器（ESP）脱除烟气中汞的能力体现在对HgP的脱除,其对HgP的脱除效率为98.88%;湿法脱硫装置（WFGD）对Hg2+具有极佳的脱除效果,脱除效率达到98.10%;各污染物控制装置（APCDs）对总汞（HgT）的脱除效率按高低顺序排列为WFGD（60.13%）、WESP（40.00%）、ESP（38.95%）,整个系统对HgT的脱除效率为87.23%;最终排放烟气中的HgT质量浓度为1.89 ?g/m3,达到我国环保部规定的排放限值。     

燃煤电站烟气中汞脱除与减排技术

对现有环保设施的脱汞效果进行评价,简介燃烧前脱汞处理方法、烟气脱汞方法和涉及脱汞的多污染物脱除技术。已有的测试数据表明,SCR系统可将烟气中的元素态汞氧化为氧化态汞,使下游设备的脱汞能力提高;静电除尘器和布袋除尘器均能捕集烟气中的颗粒态汞和氧化态汞,后者效果更好;飞灰中的碳含量对除尘器脱汞效率有很大影响,碳含量越高,除尘器脱汞效率越高;现有的湿法烟气脱硫系统能够捕集烟气中的氧化态汞,但也能将氧化态汞还原成元素态汞。采用燃煤中添加溴化物的方法可以有效提高烟气中氧化态汞的比率,因此可提升现有设施的脱汞效率;多污染物控制技术能够实现SO_x、NO_x和汞等多污染物的联合脱除,将具有广阔的发展前景。     

燃煤发电机组超低排放改造前后汞排放规律对比研究

采用安大略法（Ontario hydro method，OHM）对2台超低排放改造机组排放的烟气汞进行了采样检测，并将测试数据与改造前的测试数据进行了对比分析。试验结果表明：2台机组排口总汞浓度分别为2.31、4.22 μg/m³，远低于国内现行标准。汞排放因子由改造前的1.76和3.13 g/TJ下降为0.83和2.17 g/TJ，降幅分别为52.84%和30.67%。改造后SCR+DESP+WFGD+WESP组合环保设施的总汞脱除效率分别为87.91%、82.27%，相较于改造前SCR+DESP+WFGD的组合效率69.57%、65.61%，效率绝对值分别提升了18.34、16.66个百分点。研究表明：改造提高了SCR对单质汞的氧化率，强化了WFGD对氧化汞和颗粒汞的捕集能力，新增设的WESP表现出对氧化汞和单质汞的协同脱除能力。另外，提高SCR流场均匀性、加强催化剂维护、抑制WFGD中氧化汞的再还原等能有效保障现有环保设施协同脱汞能力。     

燃煤发电机组超低排放改造前后汞排放规律对比研究

采用安大略法（Ontario hydro method,OHM）对2台超低排放改造机组排放的烟气汞进行了采样检测,并将测试数据与改造前的测试数据进行了对比分析。试验结果表明：2台机组排口总汞浓度分别为2.31、4.22 μg/m³,远低于国内现行标准。汞排放因子由改造前的1.76和3.13 g/TJ下降为0.83和2.17 g/TJ,降幅分别为52.84%和30.67%。改造后SCR+DESP+WFGD+WESP组合环保设施的总汞脱除效率分别为87.91%、82.27%,相较于改造前SCR+DESP+WFGD的组合效率69.57%、65.61%,效率绝对值分别提升了18.34、16.66个百分点。研究表明：改造提高了SCR对单质汞的氧化率,强化了WFGD对氧化汞和颗粒汞的捕集能力,新增设的WESP表现出对氧化汞和单质汞的协同脱除能力。另外,提高SCR流场均匀性、加强催化剂维护、抑制WFGD中氧化汞的再还原等能有效保障现有环保设施协同脱汞能力。     

商用SCR催化剂对单质汞（Hg0）的氧化作用研究

为开发对烟气NO_x和汞等多种污染物具有良好联合脱除效用的一体化新型催化剂,研究了目前商用SCR脱硝催化剂对单质汞（Hg⁰）的氧化作用及其影响因素,探求Hg⁰氧化反应机理。实验结果表明：SCR催化剂对烟气中的Hg⁰具有一定的氧化作用,但在催化剂最佳反应温度250~300 ℃时,其对Hg⁰的最大氧化效率仍低于50%。在低浓度NO和5%O₂同时存在的情况下,催化剂对Hg⁰有相对较高的氧化效率;SO₂存在时,Hg⁰的氧化明显被抑制,SO₂对催化剂的毒性基本不可逆转;NH₃与Hg⁰在吸附过程中存在竞争关系,因而NH₃的存在降低了催化剂对Hg⁰的氧化效率;H₂O对Hg⁰的氧化有十分明显的负面影响。     

CuO-WO3/TiO2催化氧化燃煤烟气中Hg0试验研究

提高燃煤电厂现有选择性催化还原（SCR）催化剂催化氧化单质汞（Hg⁰）的性能,能够有效增强燃煤电厂利用现有烟气污染物控制装置协同脱汞效率。采用分步浸渍法制备了一系列CuO-WO₃/TiO₂（CuWTi）催化剂,在温度150~350 ℃时模拟燃煤烟气条件,考察了催化氧化Hg⁰性能,并与商用脱硝催化剂进行了比较。探究了烟气中O₂、SO₂和NO等气体对Hg⁰氧化性能的影响规律。发现商用脱硝催化剂和WTi催化剂在不含HCl的模拟烟气中对Hg⁰氧化率均在30%以下,而Cu₂W₈Ti催化剂具有较好的Hg⁰氧化性能。采用X射线光电子能谱分析仪（XPS）对催化剂进行了表征,结果表明,CuO与WO₃的相互作用在催化剂表面生成了丰富的化学吸附氧,促进了Hg⁰的氧化。Hg⁰在Cu₂W₈Ti催化剂表面的氧化过程遵循Mars-Maessen机制。     

超低排放电厂脱硫及湿式电除尘废水中汞排放分析

为达到烟气超低排放目的,神华国华三河发电有限责任公司300 MW亚临界自然循环燃煤机组实施了一系列改造项目,如低氮燃烧器改造,SCR脱硝改造,新增低低温省煤器,静电除尘器高频电源改造,湿法脱硫塔脱硫提效并增加管式除雾器,新增湿式静电除尘器等。为研究超低排放改造后脱硫废水及湿式静电除尘器废水中汞浓度变化,以该机组为研究对象,取样分析了脱硫塔、湿式电除尘器补充水及排放废水中汞含量。研究结果表明：由于燃煤、石灰石及补充水中汞含量较低,实验期间该超低排放改造电厂脱硫废水及湿式电除尘器废水中汞含量均较低,分别为0.140~0.468 μg/L和0.094~0.102 μg/L;脱硫塔所排52 m³/h废水中汞增加量为1.75~5.50 mg;湿式电除尘器所排废水中汞含量没有明显变化。