湿法脱硫浆液中汞的再释放及其稳定化研究进展

重金属汞是燃煤烟气中一种有毒的痕量元素,由于其大气迁移性和生物累积性极易对生态环境和人类健康产生危害,现已成为燃煤烟气四大污染物之一。燃煤电厂现有污染物控制设备(APCDs)协同脱汞技术得到越来越多的研究和应用。湿法烟气脱硫(WFGD)装置已成为脱除烟气中二价汞的重要设备,且具有较高的脱除效率。但是,WFGD装置吸收的Hg2+,在脱硫浆液中还原性离子的作用下被还原为Hg0形态重新释放到烟气中,从而降低了APCDs的协同脱汞效率。笔者综述了湿法脱硫浆液中汞的再释放机理、影响因素、抑制汞再释放的原理以及汞稳定化添加剂的研究进展,详细阐述了烟气氧含量、脱硫浆液温度、浆液p H值、液气比等脱硫系统运行参数以及浆液中SO23-、Cl-、Ca2+等共存离子对汞再释放特性的影响规律;论述了抑制脱硫浆液中汞再释放添加剂的分类、特性以及常用添加剂与Hg2+相互作用的化学反应机理和影响因素;概述了近年来国内外学者对汞稳定化添加剂的最新研究成果,典型有效的添加剂有H2S、无机硫化物、卤化物、Fenton试剂以及有机硫螯合剂二硫代氨基甲酸盐(DTC)、三巯基均三嗪三钠盐(TMT)、三硫代碳酸钠(STC)等。同时分析了不同添加剂的特性、使用条件、汞稳定化效果及其优缺点;概述了现有试验研究存在的问题并提出完善化发展方向,为进一步抑制脱硫浆液中汞的再释放和汞稳定化添加剂的研究与应用提供参考。     

燃煤电厂现有超低排放工艺协同脱汞可行性分析

分析了汞在自然界中的分布特征,燃煤电厂完成超低排放改造后,原有烟气净化设备潜在的汞脱除能力,汞通过锅炉、脱硝、除尘、脱硫协同脱除后,烟气中大部分的汞将被脱除,同时大大降低了汞污染物脱除的费用,对其它同类锅炉脱汞具有一定的参考价值。     

燃煤烟气中汞去除的研究进展

燃煤电厂是最主要的汞排放源,本文介绍了电厂燃煤过程中汞的存在形态及影响汞去除率的主要因素;通过介绍燃煤电厂的基本烟气净化流程,指出利用现有烟气净化设备协同除汞的可行性;并较为详细地论述了各种汞排放控制技术的研究进展,同时对烟气脱汞技术的研究趋势进行了展望。     

湿法烟气脱硫系统协同脱汞研究进展及优化措施

近年来,燃煤电厂的汞污染排放问题引起了广泛关注,湿法烟气脱硫(WFGD)系统在去除二氧化硫的同时,对烟气中的汞也有明显的脱除效果,被认为是最适合我国国情的烟气脱汞方法。本文对近年WFGD系统协同脱汞的研究进展进行了总结,并针对其在应用中所存在的问题提出优化措施,以进一步提高其协同脱汞效果。     

Research progress of removing mercury from coal-fired flue gas

燃煤电厂是最主要的汞排放源,本文介绍了电厂燃煤过程中汞的存在形态及影响汞去除率的主要因素;通过介绍燃煤电厂的基本烟气净化流程,指出利用现有烟气净化设备协同除汞的可行性;并较为详细地论述了各种汞排放控制技术的研究进展,同时对烟气脱汞技术的研究趋势进行了展望。     

燃煤烟气污染物协同控制技术的研究进展

针对燃煤烟气中SO_2,NO和汞等污染物,简述不同单一污染物控制技术和多污染物协同控制技术的优缺点以及研究进展。对比传统单一污染物串联控制技术,多污染物协同控制技术可有效解决其系统庞大复杂,投资运行成本高等问题,具有结构简单,投资运行成本低,脱除效率高等优点。目前我国燃煤烟气干法协同控制技术尚存在问题,基于湿法烟气脱硫同时脱硝脱汞技术具有重要的工程应用前景。     

燃煤烟气污染物协同控制技术的研究进展

针对燃煤烟气中SO_2,NO和汞等污染物,简述不同单一污染物控制技术和多污染物协同控制技术的优缺点以及研究进展。对比传统单一污染物串联控制技术,多污染物协同控制技术可有效解决其系统庞大复杂,投资运行成本高等问题,具有结构简单,投资运行成本低,脱除效率高等优点。目前我国燃煤烟气干法协同控制技术尚存在问题,基于湿法烟气脱硫同时脱硝脱汞技术具有重要的工程应用前景。     

基于实测燃煤电厂污染物控制装置对汞排放的影响

为了研究燃煤电厂现有烟气污染物控制装置对汞排放的影响,本文选择常规烟气净化设备为选择性催化还原脱硝技术、静电除尘技术和湿式石灰石脱硫技术的某300MW燃煤发电机组。利用安大略法(OHM)湿式采样方法对采样点催化氧化脱硝(SCR)前、电除尘器(ESP)前、ESP后和湿法烟气脱硫(WFGD)后的燃煤电厂烟气进行采集和实验室测试分析,获得此燃煤电厂烟气流经污染物控制装置时烟气中各价态汞的浓度,进而计算出现有污染物控制装置的联合脱汞效率为84.63%,从而获得此燃煤电厂现有污染物控制装置对汞排放的影响。     

超低排放燃煤电厂污染控制设备协同脱汞研究进展

目前燃煤电厂烟气汞的治理主要依靠常规污染物净化装置协同脱除。为了解我国超低排放电厂污染物净化设施的协同脱汞能力,对电厂汞排放现场测试数据进行统计分析。研究发现相同类型的污染物净化设施对汞的脱除能力有很大差别,选择性催化还原法(SCR)的汞氧化效率在13.2%～91.1%,平均氧化效率为52.7%;不同类型除尘器对汞的去除效果差异很大,其中低低温电除尘器(LLT-ESP)电袋除尘器(ESP+FF)普通电除尘器(ESP)。湿式石灰石-石膏法(WFGD)脱硫系统脱汞平均脱汞效率为54.3%,大部分WFGD的脱汞效率主要由Hg~(2+)的去除贡献得到。不同超低排放改造技术路线中以低低温电除尘器为核心的技术路线的平均脱汞效率最高,为91.3%。超低排放改造后机组的平均脱汞效率为80.1%,相比改造前提高约10%。     

湿法脱硫协同去除细颗粒物的研究进展

石灰石-石膏湿法烟气脱硫（wet flue gas desulfurization,WFGD）工艺具有吸收剂来源广、成本低、脱硫效率高等优点,成为应用最广泛的烟气脱硫工艺。湿法脱硫过程中,燃煤烟气在喷淋浆液的洗涤作用下不仅能高效脱除SO₂而且可以协同去除细颗粒物,但同时存在石灰浆液夹带导致出口颗粒物浓度增加的问题。本文首先综述了湿法脱硫的应用现状,对比了湿法脱硫系统前后细颗粒物物性变化,然后概述了应用于湿法脱硫协同去除细颗粒物的新方法,包括脱硫塔内部结构调整以及促进细颗粒物凝聚长大,同时分析了湿法脱硫工艺中采用荷电细水雾吸附细颗粒物并增益脱除SO₂的可行性,以期为燃煤电厂细颗粒物排放控制提供借鉴。最后指出未来湿法脱硫技术不仅要实现高脱硫效率,而且能有效脱除未被静电除尘器脱除的细颗粒物,湿法脱硫技术的发展趋势是多种技术耦合实现多污染物的协同脱除。     

氯添加对燃煤过程中汞析出规律的影响

首先利用管式炉对燃煤及燃煤加氯后煤中汞排放进行研究,结果表明,对于神混煤而言,原煤燃烧后烟气中单质Hg⁰和氧化态汞Hg²⁺的比例分别为74.3%、25.7%。添加Cl后,烟气中Hg²⁺的比例有所上升,当加氯量为0.015%、0.030%和0.045%时,烟气中Hg²⁺的比例分别上升为32.7%、36.1%和40%,随加氯量的增加,其对汞的氧化作用也随之增强。在现场工程示范试验中,利用脱硫废水中的氯氧化烟气中的汞,以达到脱硫废水与烟气中的汞协同脱除的目的。结果表明,随着脱硫废水喷洒煤的量越大,进入SCR烟气中Hg²⁺比例增大,经过SCR后Hg²⁺的比例随之增大。由于飞灰对Hg²⁺的吸附能力较Hg⁰强,电除尘系统的脱汞效率提高,但脱硫废水喷洒煤对湿电除尘系统的脱汞效率影响不大。总之,脱硫废水喷洒量越大,燃煤机组烟气净化设备对汞协同去除效率也随之提高。     

石灰石-石膏湿法烟气脱硫之液柱塔(DCFS)技术

液柱塔脱硫技术,通过浆液上下两次同烟气接触,大大提高了浆液的吸收能力,这在特大型机组、高含硫煤质、高脱硫效率等方面有明显优势。该技术系统简单、性能稳定、运行可靠、能耗经济、适应广泛、维护方便,多年以来在欧、美、日等发达国家市场占有率连续排名第一,在我国也逐渐为广大用户所赞赏。吸收塔是石灰石-石膏湿法脱硫工艺的核心设备,国内目前比较典型的石灰石-石膏湿法的吸收塔是喷淋塔和液柱塔,本文主要介绍了液柱塔(DCFS)技术。     

燃煤锅炉烟气脱硫技术对颗粒物排放影响研究进展

随着环境问题的日益严峻及燃煤锅炉超低排放工作的实施,由燃煤引起的大气污染问题及脱硫和除尘设备协同脱除污染物的作用逐渐受到关注。由燃煤释放的SO2和颗粒物对人类健康及自然环境造成严重危害,因此对SO2和颗粒物的治理至关重要。笔者综述了湿法烟气脱硫技术如石灰石-石膏法、氨法等,半干法烟气脱硫技术如循环流化床烟气脱硫技术(CFB)、高倍率灰钙循环烟气脱硫(NGD)等以及干法烟气脱硫技术如电子射线辐射法脱硫技术、活性炭(活性焦、活性半焦)吸附脱硫技术等的发展历史、技术特点及适用范围,并对比分析了各脱硫技术对颗粒物排放特性的影响。结果表明,湿法烟气脱硫技术SO2脱除效率最高,尤其是石灰石-石膏法烟气脱硫技术,总效率可达99%以上。入口颗粒物浓度高于5 mg/m^3时,此技术能够协同脱除烟气中的颗粒物,除尘效率可达50%~80%,脱硫前后粒径分布都为典型的双峰分布,且脱硫后粒径峰值向小粒径偏移,硫酸盐成分增加;入口颗粒物质量浓度低于5 mg/m^3时,出口颗粒物浓度可能出现不降反增的现象,另外,由于其投资和运行成本高,多应用于大型燃煤机组和脱硫剂来源丰富的地区,同时湿法烟气脱硫产物还具有一定的经济效益;半干法和干法烟气脱硫技术SO2脱除效率在60%~90%,与湿法脱硫技术相比具有投资和运行成本低,占地面积小和节约水资源等优点,在中小型锅炉领域如燃煤工业锅炉具有较好的应用前景,但大量脱硫产物和脱硫剂随烟气进入除尘设备,浓度高达1 000 g/m^3以上,为除尘设备造成极大的运行压力,加大了投资和运行成本。目前半干法烟气脱硫技术及干法烟气脱硫技术对颗粒物排放特性的影响研究较少,还需在脱硫系统对颗粒物粒径、成分及形貌特性等方面的影响规律做进一步研究。     

碱性吸收剂脱除燃煤烟气中HCl的研究进展

氯是煤中的微量元素,在燃烧过程中以HCl气体的形式释放出来,对燃煤发电机组石灰石-石膏湿法脱硫设施造成不利影响。基于湿法脱硫吸收塔浆液中氯离子的物料平衡,本文提出了碱性吸收剂脱除燃煤烟气中HCl的技术思路,从碱性吸收剂种类、反应条件对脱除HCl的影响、HCl脱除机理方面对烟气脱氯技术进行了综述,指出了碱性吸收剂脱除燃煤烟气低浓度HCl的研究方向。     

Mercury speciation and emission from the coal‐fired power plant filled with flue gas desulfurization equipment

Mercury speciation and emission from two Chinese coal‐fired power stations equipped with flue gas desulfurization device were investigated. Research results reveal that Hg⁰ is the main form in the flue gas in Plant 1; Hg²⁺ is the main form in the flue gas in Plant 2. Most of mercury was emitted to the atmosphere, which was about 77–98%, and the elemental mercury released to atmosphere ranged 73–94% approximately. A pot of mercury is adsorbed by bottom ash, electrostatic precipitator (ESP) ash, and gypsum in Plant 1. However, most mercury, the scale of which is 75–83.2%, is collected by ESP ash, and only 7.0–12.2% mercury is emitted to the atmosphere in Plant 2. The mercury removal by NID semi‐desulfurization system is higher than wet flue gas desulfurization (WFGD) desulfurization system.     

煤浆法烟气脱硫过程中二硫化铁浸出的研究

煤浆洗涤法烟气脱硫基于液相催化氧化原理.实验通过分析含SO2烟气与煤浆中二硫化铁作用后浆液中铁离子浓度及pH的变化,重点探讨了浆液量、煤样粒径等对煤中二硫化铁浸出量的影响规律.实验结果表明,煤浆上清液中的铁离子浓度随反应进行而增加;在反应进行约60 min后,铁离子析出速率相对较快.故此法在脱除烟气中二氧化硫的同时也可降低煤中黄铁矿硫含量.随脱硫过程的进行,pH值逐渐下降,在反应最初30 min内下降较快,随后下降幅度减小.     

基于ASPEN Plus的燃煤机组环保岛系统仿真与敏感性分析

以某600MW燃煤机组环保岛系统为研究对象,利用ASPEN Plus软件对烟气污染物脱除过程进行建模,并通过仿真实验对氨氮摩尔比、循环浆液pH、脱硫塔液气比、烟气温度、烟气流量等运行参数进行了敏感性分析,获得了烟气污染物脱除系统对各参数的静态响应特性。结果表明,对于在钒钛基催化剂上发生的选择性催化还原脱硝反应,氨氮摩尔比应略高于0.92,以保证脱硝效率,减小运行成本和氨逃逸量;当氨逃逸量在允许范围内时,提高浆液pH有利于增强脱硫作用和增加石膏产量,同时,应尽量降低脱硫塔液气比以减小运行成本,但液气比不可小于8,否则系统脱硫效率将大幅下降;省煤器出口烟温应小于350℃,控制在310～350℃时,系统综合脱硫脱硝效果较好;对于烟气流量变化,环保岛系统具备较强的适应能力。这些结果为环保岛系统的优化运行和智能控制提供了定量参考。     

Effect of selective catalytic reactor on oxidation and enhanced removal of mercury in coal-fired power plants

The present study investigated the variation of mercury (Hg) speciation within the air pollution control devices (APCDs) in bituminous coal-fired power plants. The effect of selective catalytic reduction (SCR) system, which is mainly installed for NOx removal, on elemental Hg (Hg⁰) oxidation and enhancement of Hg removal within APCDs, was studied. Hg speciations in flue gas at the inlet and outlet of each APCDs, such as SCR, cold-side electrostatic precipitator (CS-ESP) and flue gas desulphurization (FGD), were analyzed. Sampling and analysis were carried out according to Ontario Hydro Method (OHM). Overall Hg removal efficiency of APCDs, on average, was about 61% and 47% with and without SCR system, respectively. In the flue gas, Hg was mainly distributed in gaseous (elemental and oxidized) form. The oxidized to elemental Hg partitioning coefficient increased due to oxidation of Hg⁰ across the SCR system and decreased due to the removal of oxidized Hg (Hg²⁺) across a wet FGD system. Hg⁰ oxidation across the SCR system varied from 74% to 7% in tested coal-fired power plants. The comparative study shows that the installation of an SCR system increased Hg removal efficiency and suppressed the reemission of captured Hg⁰ within a wet FGD system.     

脱硫废水处理过程对石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的影响

针对利用烟道气处理脱硫废水的方法,通过废水系统投运前、后石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置除尘效率,以及吸收塔浆液、废水箱废水、除尘器灰斗中灰样的Cl-、总汞、总铬、总砷浓度的对比,分析了烟道气处理脱硫废水过程对除尘效率的影响;确定了废水处理过程中Cl-和重金属的迁徙路径。试验结果表明,烟道气处理脱硫废水工艺可提高除尘效率;脱硫废水中大部分Cl-、Cr、As迁移到了灰斗的烟尘中。该脱硫废水处理系统所需要的设备少,工艺简单,占地面积小,处理效果好,解决了脱硫系统废水难以处理的问题。