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。     

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.     

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。     

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.     

负载Mn的Fe基MOFs脱汞剂烟气脱汞研究

基于Fe基金属有机骨架（MOFS）作为载体,采用浸渍法制备了负载6% Mn的Mn/MIL-100（Fe）脱汞剂。在模拟烟气中,搭建固定床研究了Mn/MIF-100（Fe）脱除单质汞（Hg⁰）性能。采用X射线衍射分析（XRD）、X射线电子能谱（XPS）、N₂吸附-脱附（BET）和热重分析（TGA）对材料进行表征。研究表明,Mn/MIF-100（Fe）脱除单质汞（Hg⁰）效率较高,在250℃,空速（GHSV）为180000h^-1时,脱汞（Hg⁰）效率达82%以上。Mn/MIF-100（Fe）主要的脱汞机理是催化氧化,Mn的负载促进了汞的吸附,并随着烟气温度的提高,单质汞的氧化效率逐渐提高。O₂和NO促进汞的脱除,SO₂和NH₃抑制汞的脱除。Mn/MIL-100（Fe）整体上对复杂烟气的适应能力强。     

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.     

电厂烟气汞脱除技术

随着电厂烟气粉尘、SO_2、NO_x和Hg等污染物的排放控制限值越来越严格,电厂烟气的净化研究已成为最热门的研究问题之一。汞的剧毒性使得烟气汞的脱除日益引起重视,烟气脱汞技术的关键是元素汞的高效转化与脱除。在烟气脱汞技术中,活性炭喷射是较为成熟的技术,但其成本高昂;烟气飞灰对汞有一定的吸附作用,通过改性可提高其吸附性能;高级氧化,特别是光催化技术日益引起重视,钛基、铋基等光催化剂在低温条件下有良好的脱汞效率,成为烟气汞氧化减排的重要方向。成本适宜、不额外增加实施场地要求,结合现有烟气净化设备的优化运行,实现SO_2、NO_x、Hg等多种污染物联合脱除技术是电厂烟气汞净化的研究和工业化应用的方向,其中的科学问题是推动烟气净化技术研究发展和应用的源泉。     

实验参数对磁性AgI-BiOI/CoFe2 O4光催化剂湿法脱除Hg0的影响

采用水热-共沉淀法制备了一种新型的磁性AgI-BiOI/CoFe₂O₄复合材料光催化剂,考察了荧光灯辐照下光催化剂脱除模拟烟气中单质汞（Hg⁰）的性能,研究了实验参数对脱汞性能的影响及反应产物。结果表明,AgI-BiOI/CoFe₂O₄光催化剂的热稳定性较差,当煅烧温度超过400 ℃时该光催化剂的化学成分会发生变化;随着催化剂用量、反应溶液pH值、反应溶液温度和烟气中O₂浓度的增加,脱汞效率先增加后不变或下降;反应溶液中存在的CO₃^2-和SO₄^2-对脱汞效率有一定的抑制作用;当通入SO₂时,脱汞效率急剧下降;而NO对脱汞效率的抑制作用相对较小。反应产物分析表明,SO₂、NO和Hg⁰的最终氧化产物分别是SO₄^2-、NO₃^-和Hg²⁺     

300 MW等级燃煤机组煤粉炉与循环流化床锅炉汞排放特性比较

选取某地330 MW煤粉炉(PC炉)和350 MW循环流化床锅炉(CFB)的燃煤电厂进行汞排放特性的研究。采用30B法和安大略法对两个燃煤电厂的除尘器入口、除尘器出口、脱硫塔出口和湿式电除尘器出口的烟气进行了取样和汞浓度分析,采集了入炉煤和副产物底渣、飞灰及脱硫石膏样品。通过样品中汞含量的分布,探讨了PC炉与CFB锅炉机组现有污染物控制设备对汞的协同脱除作用。结果表明,350 MW CFB电厂除尘器出口烟气平均汞浓度降低至0.43μg/m~3,布袋除尘器对汞的捕获效率达到98.9%,相应的燃烧副产物中飞灰是汞的主要富集对象。对于330 MW PC炉电厂,除尘器入口和除尘器出口烟气汞浓度均高于350 MW CFB电厂,烟气汞浓度从除尘器入口、除尘器出口到脱硫塔出口依次降低,在脱硫塔出口烟气汞浓度降低至0.42μg/m~3,静电除尘器和湿式脱硫塔对烟气汞的捕获效率分别为75.0%和22.4%,相应的产物中飞灰和脱硫石膏中汞都有一定程度的富集。     

435 m2烧结机机头化学团聚强化细颗粒物及重金属脱除试验研究

针对某435 m²烧结机机头,在静电除尘器前安装化学团聚强化除尘系统,研究化学团聚强化细颗粒物及重金属（As、Cr、Cd、Ni、Cu、Pb、Zn七种）脱除特性。实验结果表明,化学团聚后,细颗粒团聚成较大颗粒,静电除尘器后烟气中PM₁₀、PM_2.5、PM₁颗粒质量浓度均降低49%以上,静电除尘器飞灰平均粒度增长46%以上,细颗粒物团聚效果显著,提升了静电除尘器脱除细颗粒物效率;静电除尘器飞灰及细颗粒物中重金属质量浓度上升,静电除尘器后烟气中重金属质量浓度均下降,表明化学团聚作用促使气态重金属向颗粒态重金属及飞灰中迁移,细颗粒重金属团聚长大。化学团聚不仅可以强化细颗粒物的脱除,同时有效提升了重金属的脱除效率。     

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。     

煤燃烧中的汞转化模型和数值模拟

煤燃烧中汞高温下以单质形式存在，在烟道里随着温度降低，单质汞部分转化为二价汞，并再有部分汞吸附在灰渣中而被除尘设备收集，减少了环境的汞污染。针对煤燃烧汞的转化过程，用动力学模型和吸附模型结合来描述汞的转化机理，并用数值模拟方法研究了煤中氯的质量分数、烟气降温速率、烟气停留时间等因素的影响。结果表明，煤中氯的质量分数为0.08×10－6以上，烟气停留6s以上时，可以使汞的吸附率达到40％以上。对汞转化模型，用一组580MJ/h燃烧系统150℃烟道温度数据进行了验证，结果证实试验数据与计算数据能较好相符，模型具有一定的可靠性。     

Mercury speciation methods for utility flue gas

Accurate measurement of mercury speciation (Hg⁰ and Hg²⁺) in power plant flue gas is necessary to model the fate and transport of mercury in the atmosphere and understand and evaluate the effectiveness of mercury control technologies. Research work jointly sponsored by the Electric Power Research Institute (EPRI) and the U.S. Department of Energy (DOE) is currently under way at the University of North Dakota Energy & Environmental Research Center to determine whether U.S. Environmental Protection Agency (EPA) Method 29 or other methods can speciate mercury. Five different methods have been tested, and it has been found that EPA Method 29 does not speciate mercury properly in coal-generated flue gas. Two methods that show promise are the tris-buffer and the Ontario Hydro methods. Received: 2 December 1996 / Revised: 5 March 1997 / Accepted: 6 March 1997     

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.