大型循环流化床锅炉与煤粉炉汞排放特性研究

选取600 MW循环流化床锅炉及1000 MW煤粉炉的电厂进行汞迁移转化及排放特性研究,采用EPA 30B法对烟气汞质量浓度进行采样,同时采集了入炉煤、飞灰、底渣、石灰石、工艺水、脱硫石膏、脱硫废水等固体液体样品进行对比分析.研究了两电厂现有污染物控制装置对汞的协同脱除作用,分析了汞的迁移转化规律.两电厂烟气经过污染物...     

300 MW燃煤电厂ESP和WFGD对烟气汞的脱除特性

采用燃煤电厂汞形态浓度取样测试OHM标准方法,对一座300 MW燃煤电厂静电除尘器(ESP)和湿法脱硫装置(WFGD)前后烟气进行了等速取样.使用美国Leeman Labs Hydra AA全自动汞分析仪检测烟气中的汞形态浓度.采集了固体样品,包括入炉煤、底渣、ESP电场灰、脱硫剂石灰石、脱硫产物石膏等,使用意大利Milestone公司生产的DMA80全自动汞分析仪检测固体样品中的汞浓度.计算锅炉系统的汞质量平衡,获得了ESP和WFGD前后烟气的汞形态浓度和分布规律,分析讨论了影响烟气汞形态转化的各种影响因素.结果表明,燃煤烟气中气态单质汞Hg⁰和气态氧化汞Hg²⁺占到总汞量的95%.煤渣中的汞可忽略不计;ESP对颗粒态汞Hg^p的脱除效率达到95%以上,但是对Hg⁰和Hg²⁺脱除率不高.ESP对烟气总汞Hg^T脱除效率为12.77%~17.38%;WFGD对Hg²⁺的脱除率达到79.93%~90.53%,但是对Hg⁰没有脱除效果,其含量不仅没有下降反而有少量上升,说明有部分Hg²⁺在WFGD中被还原成Hg⁰.WFGD对Hg^T脱除效率为9.68%~29.36%;该电厂现有污染控制设备ESP+WFGD可以脱除全部的Hg^p和大部分Hg²⁺,但是由于部分Hg²⁺的还原使得Hg^T的脱除效率在25.38%~38.38%.综合来看,该燃煤电厂的污染物控制设备在进行除尘和脱硫的同时,对汞的脱除率并不高,与燃煤中的氯含量较低有关.     

循环流化床燃煤锅炉中的汞迁移研究

采用美国环保署颁布的吸附剂吸附汞采样方法30B(USEPA 40 CFR Part 60 30B)采集燃煤烟气中汞。选择一循环流化床燃煤机组进行现场采样,吸附剂吸附烟囱处烟气中的汞、入炉煤样、锅炉底灰、静电除尘器飞灰等样品同时采集。对该机组中汞质量平衡率进行衡算,通过汞质量平衡率说明了汞采样方法的准确性和有效性。评价了汞在飞灰、底灰和烟气中的分布,循环流化床锅炉底灰中对脱汞的贡献率仅0.55%,飞灰脱除汞的效率高达83.37%,剩余的16.08%的汞排放入大气环境,表明循环流化床机组是有效控制汞的清洁煤燃烧技术。     

燃煤电厂污染控制单元对汞释放的控制作用

采用Ontario-Hydro方法和半连续汞排放监测仪,研究了电厂现有污染控制单元,选择还原催化(SCR)、静电除尘(ESP)、烟气脱硫(FGD)对烟气中汞的脱除能力。实验结果表明,在SCR催化剂V2O5/TiO2的作用下,50%以上的Hg0被氧化成Hg2+,但SCR本身不能控制汞释放量;ESP通过对飞灰的捕获直接降低了烟气中颗粒汞的比例;FGD依据Hg2+易溶于水的性质,通过吸收烟气中的Hg2+控制总汞的释放,部分Hg2+和FGD系统中的亚硫酸盐等发生反应,被还原为Hg0,发生了二次汞释放问题,造成脱汞整体效率降低。研究中考察了SCR开闭两种状态下整个系统汞的释放量,发现SCR单元启用时,由于烟气中Hg2+的浓度较高,二次汞释放现象更严重。     

燃煤电站布袋除尘器和静电除尘器脱汞性能比较

采用国际上通用的Ontario Hydro方法（OHM）对中国五个燃煤电站布袋除尘器（FF）/静电除尘器（ESP）前、后的烟气进行采样,应用美国EPA标准方法测定了烟气中Hg0、Hg2+和HgP的浓度。应用DMA80测定固体样品（煤、底灰、ESP飞灰）中的汞浓度。由汞平衡得出各个环节中汞所占的份额。由此得到FF和ESP脱除烟气中汞的性能。安装FF的电站1和2的综合脱除效率约为80%和20%,安装ESP的电站3、4和5的综合脱除效率分别为6%、20%和4%左右。这说明FF比ESP有更加优良的脱汞性能,而且FF/ESP脱除烟气中的汞受到很多因素的影响。     

大型煤粉锅炉汞的排放特性和迁移规律研究

采用EPA 30B方法,对某大型火电厂四台典型煤粉锅炉进行了烟气Hg排放测试,并选取其中两台代表性锅炉对各输入／输出物料进行了Hg量对比分析.通过系统的汞质量平衡核算,得出各物料中汞所占的比例,并据此分析了选择性催化还原脱硝装置(SCR)、静电除尘器(ESP)和湿法脱硫装置(WFGD)等主要烟气净化设施对汞排放的影响,在此基础上研究得到系统汞的迁移规律.结果表明,四台锅炉的烟气Hg排放浓度都不高,普遍在3 μg／m³以下,明显低于新国标规定的排放限值,其中,配备SCR时Hg排放浓度明显更低.其原因在于,设置有SCR时,烟气中相当部分的Hg⁰会被催化氧化成Hg²⁺,Hg²⁺易于被飞灰吸附而脱除.WFGD对Hg²⁺的吸收比Hg⁰强得多,因此,排放烟气中汞的形态以Hg⁰为主,吸收的Hg绝大部分转移至脱硫石膏中.脱硫废水和炉渣对Hg的富集能力都非常有限.     

410t/h煤粉锅炉的汞排放及其NID系统除汞特性研究

对配备有NID系统的410t/h燃煤电站锅炉的煤、底渣、飞灰进行取样,测定了样品中汞的含量。采用Ontario Hydro方法测定了NID前和ESP后烟气中汞的形态。实验结果表明,汞主要以飞灰形式排放,占总汞量的90%,烟气汞占10%。NID前和ESP后的烟气中,汞的浓度分别为21.3μg/m3~22.4μg/m3和1.93μg/m3~3.67μg/m3,说明该NID系统对烟气中汞具有相当高的脱除效率,达到83.6%~90.9%。对汞的化学形态研究表明,NID前烟气汞主要以Hg2+形式存在,占气态汞量的67%;ESP后烟气中Hg2+占气态汞量的71.8%~85.1%,Hg0的含量为零,说明烟气中Hg0在NID系统中经历一系列的氧化还原反应后,被氧化成Hg2+并吸附脱除。     

330 MW燃煤机组异相凝并对重金属排放控制的实验研究

湖北某电厂1号机组容量为330 MW，配备双室四电场静电除尘器，为了考察异相凝并技术对细颗粒物以及重金属脱除效率的影响，对1号机组除尘器前后，脱硫塔后进行颗粒物与重金属采样测试。结果表明，在烟道中喷射凝并吸附剂后，ESP入口颗粒态重金属占比增加，其中，Se元素在PM_2.5和PM₁₀上增加尤为明显，而气态的重金属含量有所降低，表明凝并吸附剂增强了颗粒态重金属的凝并效果，小颗粒态与气态重金属通过异相凝并过程转移至大颗粒态。喷入凝并吸附剂后，石膏中重金属含量显著降低，说明能够进入脱硫石膏的重金属含量减少，异相凝并提升了ESP对重金属的脱除作用；在尾部烟道末端烟囱排放口采样点，重金属含量相较于未喷入凝并吸附剂的工况，有着明显的降低，表明了经过异相凝并之后，排放至大气中的重金属显著减少，异相凝并对于重金属的控制起到关键作用。     

烟气吸收液中亚硝酸铵的电化学氧化处理技术

为实现燃煤电厂烟气脱硫、硝和汞一体化工艺中吸收液副产物亚硝酸铵的废物利用,采用电化学氧化处理技术将吸收液中亚硝酸铵转化为硝酸铵. 采用极化曲线、循环伏安曲线和恒电流法等多种电化学测试方法评价和选取电极材料,探讨电解液组成的影响,得到优化的电化学氧化工艺参数,并用化学分析法验证了电化学氧化处理效果.     

300 MW燃煤电站砷、汞排放特征研究

对某300 MW燃煤电站煤、底灰和静电除尘器(ESP)飞灰进行采样并测定了其中的砷、汞含量,同时应用Ontario Hydro Method (OHM) 标准方法和设备对ESP前后烟气中的砷、汞分布进行了直接采样和测试.对砷的检测结果表明,ESP飞灰中砷含量约6.68×10^-6,是原煤中砷含量的2.5倍左右,而底灰中砷含量仅为1.70×10^-6,ESP前烟气中砷含量约153.27 μg/m³,ESP后砷含量急剧降低为41.13 μg/m³;对汞的检测结果表明,原煤中汞含量约2.5×10^-7,飞灰、底灰中的汞含量分别约1.9×10^-7、1.5×10^-7;ESP前后烟气中总汞含量分别为5.49、5.21 μg/m³.砷在飞灰中明显富集,而汞在飞灰和底渣中均不具有富集效果.ESP单元具有明显的协同脱砷效果,平均脱除率约在71%左右,而对汞的协同脱除效果不明显.     

Experimental Study on Demercurization Performance of Wet Flue Gas Desulfurization System

The demercurization performance of wet flue gas desulfurization (WFGD) system was investigated by measuring mercury concentrations at the inlet and outlet of WFGD system with a QM201H mercury analyzer. The selected desulfurizer included NH₃·H₂O, NaOH, Na₂CO₃, Ca(OH)₂ and CaCO₃. The influences of adding oxidant and coagulant such as KMnO₄, Fenton reagent, K₂S₂O₈/CuSO₄ and Na₂S into desulfurization solutions were also studied. The results show that elemental mercury is the main component of gaseous mercury in coal‐fired flue gas, and the proportion of oxidized mercury is less than 36%. Oxidized mercury could be removed by WFGD system efficiently, and the removal efficiency could amount to 81.1%–92.6%. However, the concentration of elemental mercury slightly increased at the outlet of WFGD as a result of its insolubility and re‐emission. Therefore, the removal efficiency of gaseous mercury is only 13.3%–18.3%. The mercury removal efficiency of WFGD system increased with increasing the liquid‐gas ratio. In addition, adding KMnO₄, Fenton reagent, K₂S₂O₈/CuSO₄ and Na₂S into desulfurization solutions could increase the mercury removal efficiency obviously. Various additives have different effects, and Na₂S is demonstrated to be the most efficient, in which a mercury removal efficiency of 67.2% can be reached.     

脱硫废水蒸发增强电除尘脱除PM2.5和SO3实验研究

搭建燃煤热态实验系统,研究脱硫废水蒸发对电除尘和脱硫系统的影响;考察脱硫废水蒸发前后细颗粒粒径的变化、电除尘出口PM_2.5和SO₃浓度变化;分析增强电除尘脱除PM_2.5和SO₃机理。结果表明,脱硫废水蒸发后,蒸发室出口细颗粒粒径峰值由0.1 μm增大到1.1 μm,观察脱硫废水蒸发前后扫描电镜,明显观察到废水蒸发后颗粒团聚长大,颗粒间存在絮状物;采用脱硫废水烟道蒸发后,电除尘细颗粒脱除效率提高5%左右,PM_2.5数量浓度脱除效率提高25%左右;SO₃脱除效率为60%-80%,烟气中SO₃浓度对增强电除尘脱除PM_2.5和SO₃均有影响;脱硫废水蒸发对脱硫系统的效率和脱硫浆液的pH值没有影响。     

Effect of modified fly ash with hydrogen bromide on the adsorption efficiency of elemental mercury

Mercury is one of the most hazardous trace elements produced by coal-fired power plants. Mercury in the flue gas is predominately present as three different species: particulate mercury (Hg^p), oxidized mercury (Hg²⁺), and elemental mercury (Hg⁰). Of these three, elemental mercury is the most difficult to remove from flue gas streams due to its low reactivity and low solubility in water. With increasing production costs associated with activated carbon materials, and increasing restrictions on mercury emissions, the development of an alternative low cost absorbent to capture elemental mercury by using fly ash modified with bromide compounds is highly desirable. Modified fly ash is usually injected into the flue gas stream after the air pre-heater system of a coal-fired power plant to oxidize and subsequently absorb elemental mercury. Research on the quantity and method of modifying the bromide amended fly ash is needed to obtain the most efficient mercury capture rate. This study utilized the impregnation method to prepare three different fly ashes with hydrogen bromide (HBr). Adsorption capabilities of the modified fly ashes were then examined using a fixed bed reactor. Thermogravimetric (TG) analysis was employed to quantify the amount of hydrogen bromide in the modified fly ash, which was subsequently compared to the water extraction method using ion chromatography. TG-MS was also utilized to evaluate the release of HBr from the modified fly ash and elucidate the mechanism for mercury capture.