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。     

0.3MW(th)CFB锅炉烟道喷射生物质活性炭脱汞试验研究

活性炭喷射(activated carbon injection,ACI)是燃煤电厂烟气高效脱汞技术。采用1%NH_4Br溶液对稻壳活性炭浸渍改性,制备NH_4Br改性稻壳活性炭(Br-RHC)脱汞吸附剂。利用比表面积分析仪(Brunauer-Emmet-Teller,BET)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)等表征手段对吸附剂的理化性质进行了表征。在0.3MW(th)燃煤循环流化床锅炉中试装置上,进行了改性稻壳活性炭吸附剂烟气喷射脱汞试验研究。结果表明:吸附剂改性后的比表面积、微孔容积与总孔容积均有一定程度的增加;改性后吸附剂孔隙结构发达,石墨化程度较高,NH_4Br以非晶体形态担载在吸附剂表面。喷射脱汞效率随着喷射量的增大先增加后稳定,在碳汞比为16000时脱汞效率为79.44%。喷射脱汞效率随着喷射温度的升高而升高,由142℃的57.74%升高为200oC的79.48%。烟气中SO_2对喷射脱汞效率有抑制作用,NO对喷射脱汞效率有促进作用。汞排放浓度为0.35mg/m~3,污染物控制装置(air pollution control devices,APCDs)对烟气中Hg~0、Hg~(2+)与Hg~p的协同脱除率分别为98.83%、88.00%与100%。     

燃煤电站飞灰改性自吸附协同脱汞试验研究

为了实现高效低成本的汞污染控制,通过在超超临界1 000 MW燃煤机组锅炉中加入飞灰改性剂,对飞灰进行实时改性,并在不同负荷下试验研究了飞灰改性对汞排放及迁移规律的影响。结果表明:加入飞灰改性剂促进了汞的氧化,对飞灰吸附脱汞的促进作用显著,而且飞灰颗粒越细,对汞的吸附能力越强;在900 MW负荷下,加入飞灰改性剂后,通过飞灰脱除的汞在总汞中的占比由原始的34.5%大幅提升至93.9%~97.9%,进入石膏和脱硫废水的汞占比小于1%,可有效防止石膏利用中的汞二次释放,飞灰改性剂加入量为40 mL/t时,烟气汞排放质量浓度降至0.14~0.20 μg/m3,机组总脱汞率高达95.1%~98.1%,具有很好的脱汞效果;当机组负荷为500 MW时,飞灰改性剂的效果会有所降低,这可能与低负荷条件下,飞灰破碎减少、粒径增加、比表面积下降等因素有关。     

喷射点位及温度对超低排放电厂活性炭吸附脱汞的影响

针对活性炭对燃煤电厂烟气中汞污染控制的影响,在实验室和超低排放电厂开展了烟气脱汞研究,考察了活性炭吸附反应温度、停留时间对吸附效果的影响。结果表明,在固定床中获得了适用于燃煤电厂喷射吸附的优化吸附温度,120℃反应条件下,活性炭的吸附能力最强。在300MW超低排放燃煤机组开展了活性炭喷射吸附脱汞实验,未实施活性炭喷射前湿式静电除尘器(wet electrostatic precipitator,WESP)后排放浓度在0.50～0.58mg/m~3之间;在选择性催化还原装置(selective catalytic reduction device,SCR)后空预器(airpreheater,APH)前(350℃)和APH后低温省煤器(low temperature economizer,LTE)前(121℃) 2个点位进行了活性炭喷射实验,其中在APH后LTE前喷射活性炭后,WESP后浓度最低可达到0.11mg/m~3。实验同时表明,温度对活性炭吸附脱汞的影响要强于停留时间的影响,相比SCR后喷射脱汞,在LTE前进行活性炭的喷射对烟气中汞的脱除效率更高。     

火电厂汞污染控制对策探讨

介绍燃煤汞污染现状和汞排放形态、特征及其大气排放标准。分析了我国燃煤电厂汞污染控制面临的问题。结合我国汞大气排放的新标准,从管理和技术方面提出了相应的对策。同时介绍了国内外燃煤电厂汞排放的控制措施：① 采用清洁燃煤发电技术,推进机组节能减排;② 充分利用现有非汞污控设施实现协同控制;③ 开展单项脱汞技术研究与示范,其涉及煤基添加剂、炉膛喷射、吸附剂喷射、吸收塔稳定剂、脱硫废水络合剂等技术;④ 几种国外新型汞联合脱除技术。     

烟气脱汞技术研究进展

烟气脱汞技术包括吸附剂法、化学氧化法和利用现有设备与技术控制汞排放法3种.吸附剂法是目前最成熟的一种烟气脱汞技术,常用的脱汞吸附剂有活性炭类吸附剂、飞灰、钙基吸附剂、矿物类吸附剂以及各种新型吸附剂;化学氧化法主要包括光催化氧化、金属及金属氧化物催化氧化和选择性催化还原法等,是利用氧化剂或催化剂将烟气中的Hg0氧化成Hg2+后,再进行脱除;利用现有的袋式除尘设备能除去烟气中的Hgp,静电除尘器不但能除去Hgp,还能有效氧化吸附Hg0;湿法脱硫技术可去除Hg2+.     

燃煤电厂汞的控制及脱除

针对我国燃煤电厂污染控制技术措施,分析了燃煤电厂汞的分布,以及烟气脱硫、脱氮、除尘等装置对汞脱除的影响。分析表明,飞灰中的汞约40%被除尘装置捕集或存在于湿法脱硫装置的浆液中,约60%排入大气。利用选择性催化还原(SCR)系统的氧化和烟气脱硫(FGD)系统的吸收,可有效控制汞的排放。     

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。     

新式整体半干法烟气脱硫技术的脱汞实验研究

选取某石化热电厂100 MW燃煤锅炉的新式整体脱硫工艺(novel integrated desulfurization,NID)半干法烟气脱硫装置为研究对象,对其入炉煤样、底渣、预除尘器灰、新鲜脱硫剂、循环脱硫混合灰和烟气等进行了取样分析研究,获得了汞排放浓度数据,得到了NID系统的汞平衡。实验结果表明NID半干法脱硫装置可以脱除高达86.6%~92.2%的汞,对燃煤电厂汞排放的控制效果明显。还采用激光粒度分析仪LS200对烟气中的飞灰、进入NID系统的新鲜脱硫剂和循环脱硫灰进行粒径分析,并初步解释了NID反应器的催化氧化和吸附脱汞机理。     

燃煤烟气净化设施对汞排放特性的影响

为研究燃煤锅炉烟气净化设施对汞排放特性的影响,采用Ontario-Hydro方法,对设有催化脱硝、静电除尘、海水脱硫的300 MW燃煤锅炉排放烟气中汞的含量与形态进行分析,同时测定锅炉的煤、底渣、飞灰等固体样品以及脱硫塔前后、曝气之后海水样品中的汞含量。实验结果为：烟气中的气态汞占总汞的79.1%以上,脱硝催化剂对汞的价态具有强烈的转化作用,烟气中83.4%的气态Hg0被氧化成气态Hg2+;静电除尘对颗粒态汞的去除率几乎达到100%;在脱硫塔中,海水对烟气中汞的洗脱率高达73.6%,曝气后排放前的海水中含汞量是新鲜海水的5.5倍。研究表明锅炉烟气净化设施对汞的排放特性有着重要的影响。     

低低温电除尘器粉尘及SO3协同去除研究

为使燃煤电厂大气污染物超低排放,近年低低温电除尘技术开始得到应用。以浙能温州电厂660 MW机组低低温电除尘器为研究对象,对低低温电除尘器粉尘及SO₃协同去除效果进行了测试,对烟气的常规温度和低低温状态下飞灰比电阻的变化及其除尘提效幅度开展研究。结果表明：烟气冷却器投运后,低低温工况条件下的飞灰工况比电阻值较常规烟气工况降低了1个数量级,烟尘排放质量浓度由6.94 mg/m³降至3.25 mg/m³,达到超低排放要求 ;SO₃脱除率达96.6%。     

改性钙基吸附剂的汞吸附特性实验研究

利用汞渗透管产生的气态单质汞和其他烟气主要气体成分模拟烟气条件,在固定床实验台上进行了以消石灰、飞灰和由两者混合物改性的3种物质作为吸附剂吸附单质汞的实验研究。实验结果表明,Ca(OH)2吸附Hg0效果较差,SO2的存在对Ca(OH)2吸附Hg0有促进作用;经改性的普通高活性钙基吸附剂对Hg0吸附效果比消石灰稍强,SO2的存在促进了普通高活性钙基吸附剂对Hg0的吸附;有添加剂的高活性钙基吸附剂对Hg0的吸附效率比普通高活性钙基吸附剂增加约30%,当有SO2存在时,有添加剂的高活性钙基吸附剂对Hg0的吸附效率略低,而穿透时间延长。利用改性钙基吸附剂可以实现烟气中SO2和Hg0以相对较低的成本同时脱除。     

失重法在线飞灰测碳装置在136MW机组中的应用

锅炉飞灰含碳量是反映火力发电厂燃煤锅炉燃烧效率的一项重要指标,实时检测飞灰含碳量将有利于指导运行正确调整风煤比,提高锅炉燃烧控制水平;合理控制飞灰含碳量的指标,有利于降低发电成本,提高机组运行的经济性.介绍了失重法在线飞灰测碳装置能实时检测飞灰的含碳量,其测量精度高、维护方便、运行可靠,而且其测量精度不受煤种变化的影响,这一特性使其完全适应目前国内火力发电厂燃煤煤种变化大的现状,具有极高的推广应用价值.广东粤电集团云浮发电厂4号炉通过该装置的投运,在燃烧优化调整过程中能及时获得实时、准确的飞灰含碳量数据,显著地提高了机组运行的燃煤效率和经济性.     

不同超低排放技术路线的协同脱汞实测与研究

对若干超低排放项目进行汞的多点同步测试,分析不同技术路线下的汞排放及分布特征,研究发现：湿法脱硫对汞的脱除效率为22.2%~80.35%,湿式电除尘器对汞的脱除效率为0%~71.4%;湿法脱硫对汞的脱除效率与脱硫系统入口汞形态分布及负荷、气液传质强度有关;湿式电除尘器在汞入口浓度较低时,脱汞效果不明显。     

循环流化床锅炉汞排放和吸附实验研究

选取一台有代表性的440 t/h循环流化床锅炉,运用美国环保署推荐的安大略法,现场测定了入炉煤、底渣、飞灰和烟气中的各种汞形态浓度,获得了循环流化床锅炉汞排放特性。结果表明,循环流化床锅炉烟气中主要是颗粒汞,静电除尘装置的脱汞效率达98%,烟气汞排放浓度为0.062 mg/m3,底渣中汞小于总汞的1%。飞灰对汞强烈的吸附作用主要归因于其较高的含碳量,其次与飞灰中碳的结构形式和烟气温度有关。大幅度提高飞灰含碳量并不能提高其汞吸附量。     

燃煤电厂痕量元素协同脱除及排放

为了研究痕量元素在电厂排放物中的分布、富集以及常规污染物净化设施（脱硝装置（SCR）、电除尘器（ESP）、湿法烟气脱硫装置（WFGD）、湿式电除尘器（WESP））对痕量元素的协同脱除效果,采用美国环境保护署（USEPA）方法29,对某350 MW典型燃煤机组烟气及各污染物净化设施排放物中11种痕量元素（Be、Cr、Mn、Co、Ni、As、Se、Cd、Sb、Pb、Hg）浓度进行了测试。结果表明,煤粉燃烧后释放的痕量元素主要富集在ESP飞灰和石膏中,而在炉渣和烟囱入口烟气中分布较少;富集在ESP飞灰和石膏中的痕量元素分别占痕量元素排放总量的54.51%~97.58%和1.61%～38.08%;常规污染物净化设施对烟气中痕量元素的综合脱除效率为91.98%~99.98%,烟囱入口排放的痕量元素质量浓度为0.02~9.23 μg/m³,其中Mn、As、Se、Pb等元素质量浓度高于美国EPA颁布的火电厂环保标准中新建燃煤机组排放限值。