超低排放燃煤电厂SO3和可凝结颗粒物迁移规律研究

为获得燃煤电厂SO3和可凝结颗粒物（CPM）的迁移排放特性,对国内多家超低排放燃煤机组烟气中SO3和CPM进行现场测试。结果表明:有4家电厂的选择性催化还原（SCR）脱硝系统对SO3总生成量的贡献率在42.01%~52.08%之间,湿法烟气脱硫装置（WFGD）对SO3的脱除效率在51.20%~65.20%之间,湿式电除尘器（WESP）对SO3的脱除效率在77.25%~79.27%之间;从排放烟气看,配备WESP的超低排放改造电厂均能有效脱除SO3,总脱除效率达到94.28%以上;此外,现有污染物控制装置对CPM有一定脱除作用,其中,WFGD对CPM的脱除效率在34.64%~47.20%之间,WESP对CPM的脱除效率在36.20%~39.26%之间;CPM主要由SO42–、Cl–和NO3–等酸根离子组成,CPM无机成分中的NH4+和SO42–分别来自烟气中的NH3和SO3,其质量浓度与烟气中NH3和SO3的质量浓度正相关。     

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。     

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。     

600MW燃煤机组逃逸氨迁移规律与排放特性

对某600MW超低排放燃煤机组逃逸氨的迁移规律及排放特性进行了试验研究。结果表明,选择性催化还原脱硝(selective catalytic reduction denitrification, SCR)出口烟气中逃逸氨以气态氨为主,烟气经过空气预热器(airPreheater,AP)烟温下降,84.8%的逃逸氨转化为颗粒态氨。烟气经过电除尘器(electrostatic precipitor, ESP),小部分气态氨转化为颗粒态氨,85.2%的逃逸氨以颗粒态氨的形态随飞灰被脱除。烟气经过石灰石-石膏湿法脱硫(limestone-gypsumwet flue gas desulfurization, WFGD),气态氨和颗粒态氨脱除效率分别为37.8%和11.3%,经过湿式电除尘器(wet electrostatic precipitor, WESP),气态氨和颗粒态氨的脱除效率分别为12.3%和12.7%。这两个系统脱除的氨与石灰石浆液输入的氨以NH4+的形式进入循环浆液,然后随石膏和脱硫废水排出部分,石膏和脱硫废水排出的氨分别占SCR出口总逃逸氨量的1.2%和2.7%。最终排入大气的气态氨和颗粒态氨占总逃逸氨的比例分别为6.0%和3.0%。总之,超低排放燃煤机组仅有少量逃逸氨排入大气,大部分逃逸氨经迁移转化进入粉煤灰、石膏及脱硫废水被脱除。但粉煤灰及石膏二次利用过程中,其中的氨是否会再次释放进入大气环境造成二次污染的问题,有待进一步的关注和研究。     

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。     

燃煤电厂超低排放机组重金属铅、砷排放特性

为研究超低排放改造后燃煤电厂重金属元素铅(Pb)和砷(As)的排放特性,采用美国环保部推荐的EPA Method 29方法,对机组选择性催化还原(SCR)脱硝系统前、电除尘器(ESP)前后和湿式电除尘器(WESP)前后的烟气进行平行取样分析,同时对入炉燃料、底渣、ESP灰、石灰石浆液、石膏和脱硫废水等进行了取样分析,然后通过质量平衡核算得到Pb、As在燃煤副产物中的分配比例以及迁移排放特性。结果表明:燃料中的Pb和As主要迁移到ESP灰和底渣中;ESP前颗粒态重金属是Pb和As在烟气中的主要存在形式,占比均达98%以上;污染物控制装置(APCDs)对Pb和As的协同脱除效率均达到99%以上,WESP出口Pb和As的质量浓度分别为2.71mg/m~3和0.18mg/m~3,排放因子分别为0.91×10~(-12) g/J和0.06×10~(-12) g/J。因此,该APCDs可以有效控制烟气中Pb和As的排放。     

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。     

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。     

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。