燃煤电厂烟气中汞控制技术研究概况

在介绍目前燃煤锅炉烟气中汞的排放状况、存在形态以及监测方法的基础上,论述了燃煤电厂烟气中汞污染控制技术的研究现状与发展前景。首先介绍了影响脱汞效率的主要因素和现有设备对汞的脱除能力;然后介绍了活性炭喷射技术和多种大气污染物控制技术对汞的脱除状况;最后介绍了烟气脱汞的一些新技术,并对脱汞技术的发展前景进行了展望,得出了依靠现有烟气处理设备、采取多种污染物同时脱除的方法来经济有效的脱除烟气汞将是今后的主要发展趋势。     

燃煤电站汞控制研究的新进展

汞的形态分布直接影响其沉积形式及汞脱除效率,烟气中汞的形态分布主要与煤中氯元素含量及温度有关。引入化学反应动力学原理使汞的均相和多相氧化反应机理得到一定发展,而多相反应被认为更接近实际。有发展潜力的汞控制方法有3种:常规物理洗选煤技术、现有污染物控制装置和烟气中喷入活性炭等吸附剂方式。最终汞脱除技术的发展须依赖于理论上的突破。     

燃煤电厂汞排放控制技术状况

概述了煤中汞的分布特征,煤燃烧过程中汞的迁移转化,燃煤电厂烟气中汞的一般测定方法及现有燃煤电厂汞排放的控制技术。     

煤添加石灰石对燃煤电站汞排放的影响

用自行设计的燃煤烟气汞形态测量装置在燃煤电站锅炉上进行了石灰石对汞排放影响的实验研究,得出如下结论:燃煤添加石灰石对汞的控制有一定的作用,添加石灰石后烟气中汞的含量明显低于添加石灰石前;添加石灰石后烟气中汞的形态分布变化较大,烟气中单质态汞的含量大大降低;添加石灰石后汞主要富集在飞灰中,灰渣中汞的含量很低。     

燃煤电厂烟气汞减排技术研究与实践

为掌握燃煤电厂烟气汞排放的控制技术,三河电厂在300 MW燃煤机组上开展了烟气汞减排技术的研究,开展炉前煤中添加溴化钙脱汞、静电除尘器前喷射活性炭脱汞、溴化钙添加与普通活性炭协同脱汞和静电除尘器前喷射改性飞灰脱汞等4种脱汞技术研究。研究结果显示,各种脱汞技术都有较好的脱汞效率;入炉煤添加溴化钙脱汞效率达到77.5%,运行费用最低;静电除尘器前喷射溴化活性炭脱汞技术脱汞效率可达到92.6%,运行成本最高。     

燃煤电厂脱汞吸附剂的研究和应用

为控制燃煤电厂尾气中汞的排放,介绍了当前用于汞脱除技术的各种吸附剂——活性炭、飞灰、钙吸附剂和TiO2的特点及研究应用情况,并以美国雅宝公司和日本日立公司的燃煤电厂烟气脱汞试验为例,介绍了燃煤电厂烟气脱汞技术在国外的的研究和应用情况。     

燃煤烟气中汞形态分布的神经网络预测研究

目前对燃煤电站烟气中汞形态浓度的预测模型尚不完善。将BP神经网络和GA遗传算法相结合组成GA-BP神经网络算法,用于燃煤烟气中汞形态浓度分布的预测。使用遗传算法对BP网络的初始权值进行优化,可以在解空间中定位出较好的搜索空间,然后采用BP算法在这个小的解空间中搜索出最优解。对75组燃煤电厂烟气中的汞浓度实测数据进行神经网络算法的训练和预测,结果表明GA-BP神经网络模型不仅可以预测燃煤烟气中汞形态浓度的分布,而且具有较高的预测精度。     

燃煤锅炉烟气活性炭吸附脱汞技术研究

针对近年来的燃煤烟气汞污染控制技术的发展现状,文章综述了活性炭吸附脱汞技术的最新研究进展,介绍了活性炭吸附、改性活性炭吸附及活性炭纤维吸附脱汞技术,指出了活性炭脱汞技术存在的问题及活性炭的脱附再生,从降低成本,减少二次污染,多种方法联合应用及污染物一体化控制等方面指出了活性炭脱汞技术的未来研究方向。     

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。     

燃煤过程中重金属形态的热力平衡分析

对燃煤过程中痕量重金属的形态进行了热力学模型计算。通过对不同系统，包括多种痕量元素共存、汞/煤系统、汞/煤/氯系统、砷/煤/氯系统、硒/煤/氯系统、和汞/砷/硒//煤/氯的复杂系统的平衡计算，表明采用热力学平例分机可以为预测煤燃烧烟气中痕量重金属元素挥发或凝聚的倾向提供有价值的指导。     

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。     

燃煤汞污染控制研究进展

燃煤汞污染被认为是继燃煤粉尘污染、硫污染和氮氧化物污染之外的另一大环境污染问题,近年来受到广泛关注。概述了燃煤烟气脱汞政策与依据,燃煤汞存在形式及影响因素,汞排放监测方法和现有脱汞技术;提出了今后燃煤汞污染控制的研究方向。     

布袋除尘器脱汞性能试验分析

燃煤电站锅炉烟气中的汞污染控制是电力环保的重点工作,现有环保设施中,布袋除尘器对烟气中的汞具有一定的脱除效果.选择某电站200 MW机组布袋除尘器作为试验对象,采用OHM法烟气中汞采样装置对除尘器入、出口的烟气、飞灰中的汞进行采样分析,以了解布袋除尘器的脱汞性能及烟气中汞的形态分布特性.试验表明,布袋除尘器对汞的脱除效率为22.18％,其中,烟气中单质汞质量浓度降低约52％,而二价汞的质量浓度则提高约36％,大部分颗粒态汞被除去.     

O2/CO2与空气对燃煤汞形态分布的影响

为研究O2/CO2和空气燃烧方式对汞形态分布影响的差异,借助管式试验炉,对空气和O2/CO2 2种气氛下对4个煤种分别在600、800、1 000 ℃下进行了堆燃。燃烧过程中烟气的汞排放,采用Ontario Hydro方法进行吸收测试,比较了O2/CO2和空气气氛下的汞形态分布特点。试验结果表明,在相同温度下,与空气燃煤相比,煤粉在O2/CO2气氛下燃烧单质汞含量升高,二价汞含量降低。随着反应温度的升高,这两种气氛下单质汞的含量均逐渐降低,而二价汞的含量逐渐升高。同时在相同温度和反应气氛下,不同煤种汞形态分布不同,含硫量高的煤燃烧烟气中二价汞的含量比低硫量的煤高,而单质汞的含量比含硫量低的煤要低。而煤粉充分燃烧时,温度和煤种对于4种燃烧气氛下灰分中残留汞元素含量产生较小影响。     

煤燃烧过程中汞排放的模拟

由于化学动力学数据的缺乏及其它因素，目前对于燃烧中汞的排放和转变机理的研究主要局限于化学热力学计算和试验研究。该文在CFD、化学热力学计算的基础上用数学模型预测了煤燃烧过程中汞的分布及排放，在模型中考虑了气态汞与烟气组分或其它化合物的化学反应、气态汞的冷凝以及颗粒物的气溶胶动力学等因素的影响。最后对实验室台架上的煤粉燃烧进行数值计算，得到的汞在灰中富集因子与试验结果比较吻合。     

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。     

“十二五”期间中国燃煤电厂汞排放量估算

通过研究电力用煤消费量、煤中汞（Hg）含量、燃烧和烟气净化设施的Hg排放修正因子,并结合2011-2015年（“十二五”）期间污染物控制设备的投运率,估算出2010年和2015年中国燃煤电厂Hg输入输出总量。预测结果显示,到2015年中国燃煤电厂烟气中的Hg向大气的排放量将会减少,固体废弃物中Hg含量将会增加,脱硫废水中Hg含量与2010年持平,Hg输出总量将会提高,烟气、脱硫废水、固体废外物中Hg的排放量依次为42．92t、123．3t、186．6t。未来Hg污染控制重点将会是脱硫废水和固体废弃物中Hg的固化和无害化处理。