燃煤电站脱硫系统的脱汞性能

煤燃烧是人为汞排放的主要来源,研究燃煤电站汞脱除方法,特别是挖掘电站原有污染控制设备的脱汞功能很有必要。综述了3种常见脱硫系统的脱汞机理、脱汞效率及影响因素。石灰石湿法脱硫系统能够脱除烟气中大部分的氧化态汞,但对元素汞几乎不起作用,甚至还会导致烟气中元素汞的增加,系统平均脱汞率为51%;循环流化床脱硫技术具有良好的脱汞性能,能将烟气中的汞大部分转化为颗粒态汞,从而易于被电除尘器除去,脱汞效率在80%~99%;新式整体脱硫技术(NID)不仅可以脱除氧化态汞,对元素汞也有很好的脱除能力,对烟气中总汞具有84%~92%的脱除能力。     

NID烟气脱硫和布袋除尘系统的研究与应用

阐述了焦作电厂新型一体化脱硫工艺(NID,Novel Integrated Desulphurization)脱硫和布袋除尘系统的构造、原理、运行情况和性能试验,该系统采用增湿灰循环烟气脱硫技术,烟气中的灰尘被过滤后,大部分被收集起来与脱硫剂混合并加湿,重新进入到反应器中,在反应器内保持一定的质量浓度和70℃左右的温度,使得富含脱硫剂的循环灰与含有SO2的锅炉烟气充分接触,其中的SO2被脱除掉,脱硫反应后的烟气由反应器进入布袋除尘器.该系统设备紧凑、占地小,改造后运行稳定,锅炉排放烟气的含硫质量分数、粉尘排放质量浓度等相关参数达到了国家标准.     

烟气组分对脱硫灰吸附及催化氧化汞的影响

半干法脱硫工艺协同控制燃煤汞排放的技术中,脱硫灰将作为汞脱除的吸附剂。选取2种典型半干法脱硫工艺的脱硫灰样品,使用固定床反应器,在模拟烟气条件下研究了烟气组分对半干法脱硫灰吸附和催化氧化汞的影响。汞的吸附率在总体上均随汞氧化率升高而增加;HCl和NO2在脱硫灰的催化作用下能有效氧化Hg0,从而使气态汞吸附在脱硫灰表面;HCl、NO2不能进一步促进Cl2对Hg0的氧化;SO2与氧化性气体竞争脱硫灰活性位,可能是导致其抑制汞氧化和吸附的主要原因;NO在不同气氛条件下对Hg0吸附与氧化的影响存在差异;半干法脱硫灰对汞的吸附能力与飞灰接近,而在脱硫塔内通常具有更高的浓度,这使得半干法脱硫系统具备了较好的脱汞效果。     

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。     

干法烟气脱硫固体颗粒物循环特性及微观机理研究

在一台75 t/h循环流化床烟气脱硫装置上，对不同工况下、脱硫系统不同位置采集的大量灰样，利用X衍射仪、扫描电镜、能谱仪、颗粒粒径分析仪等仪器进行较为详细的物理化学特性分析。通过灰样分析了解它们的形成机理，进一步揭示干法烟气脱硫的机理和固体颗粒物的循环特性。研究表明，脱硫塔内采用多层喷浆方式优于单层喷浆方式，脱硫装置的回料箱内含有未反应完全的脱硫剂Ca(OH)2，同时循环灰含硫量随着时间的增加而增加，证明了CFB-FGD物料循环的必要性。脱硫产物层只是附着在固体颗粒物的局部，结构疏松，而不是通常所说的密实的覆盖在新鲜脱硫剂的表面。脱硫塔内团聚现象严重，含湿颗粒随机碰撞后直接粘在一起，在DCFBS中脱硫固体颗粒物剖面不存在年轮状结构。     

1 000 MW燃煤发电机组碱渣脱硫试验研究

碱渣是氨碱法生产纯碱过程中产生的废渣工业固体废弃物和污染物,开发其高附加值利用具有显著的经济和环境效益。针对碱渣作为燃煤电厂湿法烟气脱硫系统脱硫剂的应用开发,在某1000 MW燃煤发电机组、设计采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的烟气脱硫装置系统上进行了碱渣完全替代石灰石脱硫的首次工业化试验;基于与石灰石脱硫的系统比较,研究和评价了碱渣脱硫的性能及其影响。试验验证了在大型燃煤机组湿法烟气脱硫系统上碱渣能够完全替代石灰石脱硫;碱渣脱硫可提升烟气脱硫的脱硫效率,实现超低排放,对副产品石膏品质几无影响;碱渣替代石灰石作为脱硫剂,可保证可靠供应,且具有廉价、节电和对高硫煤适应性等优势,可取得良好的经济效益。还可以实现以废治废,具有良好显著的环保效益。 关键词：燃煤发电机组;湿法烟气脱硫;脱硫剂;碱渣;固废利用     

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。     

湿法烟气脱硫系统脱硫石膏的汞释放特性

分析湿法烟气脱硫系统脱硫石膏的汞释放特性,对燃煤电厂脱硫石膏的二次利用具有重要意义。分别对3个燃煤电厂其脱硫系统的副产品脱硫石膏和石膏滤渣进行了水溶性试验和两种的不同加热方式处理的实验研究,得到了脱硫石膏汞的溶解性、热稳定性及其汞形态分布。研究结果表明,脱硫石膏中的汞略微溶于水,汞溶解率在10%左右。石膏中的汞受热释放范围为100~450℃,未经去离子水处理的石膏相比石膏滤渣在升高到同一温度时候汞释放率更大。脱硫石膏中含有的汞化合物主要有HgCl2和HgS。     

我国典型电站燃煤锅炉汞排放量估算

围绕电站燃煤汞排放量估算,建立了典型燃煤锅炉汞排放量估算模型。在实测的典型电站燃煤锅炉汞排放数据基础上,确定了典型燃煤锅炉系统各部分的汞影响系数Fij。同时,估算了典型电站燃煤锅炉汞的年排放量。我国100 MW机组典型燃煤锅炉总汞排放量在40~50 kg/a左右。当尾部烟气部位仅布置静电除尘器时气态汞比例高达80%左右;当静电除尘和湿法脱硫同时布置时,气态汞排放比例降低至30%左右;当选择性催化还原脱硝、静电除尘及湿法脱硫等装置联合使用时,气态汞的排放降低至总汞量的15%以下。     

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。     

半干法脱硫技术的应用与分析

NID 半干法脱硫技术是ABB 公司研制的一种集除尘和脱硫于一体的综合工艺, 结构简单, 具有较高的脱硫率。通过NID 脱硫工程在某电厂实施中的调试和运行, 总结其工艺特点和工艺控制要点, 并提出了存在的问题和对策。     

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。     

国华三河电厂飞灰基改性吸附剂脱汞技术研究

为了实现高效绿色发电、减少汞污染的排放,按照国家环保部《关于开展燃煤电厂大气汞污染控制试点工作的通知》要求,国华三河电厂在汞污染物排放浓度测试基础上,开展飞灰基吸附剂喷射脱汞技术试验。通过试验,验证飞灰基吸附剂喷射脱汞技术是可行的,是一种高效脱汞技术,能够在现有环保设施（脱硫、脱硝、除尘）联合脱汞基础上进一步降低烟气中汞排放浓度30%~50%,使综合脱除效率可达75%~90%,烟气中汞气体排放浓度远低于国家标准值,具有推广应用价值。     

电除尘器不同电场汞分布特性研究

为研究燃煤发电厂汞的排放,通过采集不同容量机组的静电除尘器底灰及烟气中飞灰,分析了各个电场下部底灰中的汞含量.结果表明：相比其他因素,煤中携带的汞含量对底灰中汞分布影响最大,煤在完成燃烧后将大部分汞转移到了电除尘底灰中;在电除尘的各级电场中,飞灰汞浓度呈现逐级上升后再下降的趋势.不同电场汞浓度差异的原因与烟气颗粒物的大小及电除尘内部烟气流速有关.     

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。     

“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。     

“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、固体废弃物中Hg的排放量依次为42.92 t、123.3 t、186.6 t。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。     

异重流化床垃圾与煤混烧重金属的排放特性

由于垃圾成分复杂，垃圾内所含的重金属在焚烧过程中将发生迁移和转化，最终分布在焚烧底灰、飞灰、烟气中。重金属通常具有急性或慢性毒性，对人体的健康产生负面效应，有时会以更复杂的方式危害人体，如致癌、致畸、致突变。该文对某垃圾焚烧厂的150t，日的流化床垃圾焚烧炉，在不同的煤与垃圾混烧比例下与纯煤燃烧时重金属的排放特性进行对比分析，并研究了脱硫剂(CaCO3，CaO)对重金属的吸附效果及除尘前后烟气中重金属Hg、Pb、Cd的含量分析，结果表明，掺煤混烧时飞灰中重金属的含量高于纯煤燃烧方式，且添加剂对重金属有不同的吸附效果，经水膜除尘后烟气中的重金属含量明显减少。