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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

粘土矿物吸附/热裂解原子吸收法测定固体废弃物焚烧烟气中的汞

建立粘土矿物吸附/热裂解原子吸收法测定固体废弃物焚烧烟气中的汞。研究了7种粘土矿物的吸附性能,其中硅藻土对氧化态汞具有良好的吸附效果,用过二硫酸铵改性的硅藻土能用于吸附气态元素汞,用檬酸–柠檬酸钠缓冲液改性的硅藻土可作为二氧化硫吸附剂。优化硅藻土改性工艺,将其对固废焚烧烟气中不同形态汞进行吸附,通过高温热裂解原子吸收法直接进样测定。汞质量在0～50 ng内与吸光度线性良好,相关系数不小于0.998。当采样量为30 L时,汞的检出限为0.001 5μg/m³,定量限为0.006 0 g/m³。测定结果的相对标准偏差为0.50%～3.34%(n=7),样品加标回收率为98.5%～103.8%。改性吸附剂质优价廉,重复利用率高,方法准确、可靠,简便、快捷。     

钙基类吸附剂脱除烟气中气态汞的试验研究

用恒温水浴中汞渗透管的汞蒸气发生装置和其他烟气主要气体成分模拟烟气条件，在小型固定床试验台上开展钙基类物质作为吸附剂脱除单质汞的试验研究。结果表明，无SO2时，两种钙基吸附剂以及飞灰和熟石灰混合物对单质汞的吸附效率不高；当SO2存在时，对单质汞的脱除效率可增加15％～20％，30min时吸附量可增加50％以上，且吸附在较高温度下更有利。其原因在于SO2同钙基吸附剂之间的化学反应，在钙基物质表面产生了活性区域，有利于提高对Hg0的捕捉效率，化学吸附起到了促进吸附的作用。     

燃煤电站锅炉颗粒Hg形态及其释放动力学参数

采集了一台320 MW机组锅炉在三个过量空气系数下的飞灰样品,将采集的飞灰筛分为四个粒径,测定了各飞灰样品的含炭量;对各飞灰样品进行两种加热方式的热处理,利用LUMEX全自动测汞仪测定了处理前后各飞灰样品的汞含量。根据飞灰中汞随温度的释放规律确定了飞灰中汞的形态,对加热过程颗粒Hg释放动力学参数进行了计算。测试与分析结果表明,粒径小的灰颗粒中汞浓度较高;过量空气系数增加后,飞灰含碳量降低,但飞灰中汞随过量空气系数的变化随粒径的不同有所不同;飞灰中含汞化合物的主要形态为HgCl₂和HgS,过量空气系数增加,飞灰中HgCl₂比例减少,HgS比例增加,HgO与HgSO₄的比例基本不变。停留时间是影响颗粒Hg生成的关键因素。过量空气系数越大,灰颗粒Hg释放的活化能就越大,大颗粒飞灰Hg释放活化能相对较大。     

石嘴山电厂煤中微量元素的迁移释放行为

应用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和原子荧光光谱（AFS）对中国西北部石嘴山电厂的原煤、底灰和飞灰中Hg、As、Se、Pb、Cr、Cd、Mo、Ni、Co、U和Th 11种微量元素的含量进行了测定。根据底灰和飞灰的产率, 结合微量元素在底灰和飞灰中的含量计算了电厂燃煤过程中微量元素的挥发性。结果表明, Hg、Cd、Se、As四种元素在燃煤过程的挥发率均在50%以上, 最高可达70%。通过对底灰和飞灰在酸性介质下的柱淋滤实验研究了底灰和飞灰中微量元素在60h内的迁移释放行为。Mn、Ni、Co、As四种元素的最大淋出率均超过2.0%, 最高接近10.0%, 并且还未达到淋滤平衡。根据微量元素的挥发和淋滤释放特性建立了电厂煤中有害微量元素在燃烧和淋滤过程中的释放分配模型。结果显示, 燃煤过程中的挥发是微量元素释放的主要形式, 部分元素的淋滤释放也可对周围水环境造成污染。
     

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.     

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。     

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.     

酸洗污泥与煤共燃烧过程中重金属的迁移分布研究

采用高温管式炉系统进行酸洗污泥与煤共燃烧实验。对共燃烧后As、Cr、Ni、Cd、Cu、Mn、Pb、Zn、Sb、Se重金属元素在烟气、飞灰及炉渣中的分配率进行分析。结果表明,Cd、Se、Zn是易挥发重金属,主要分布在烟气和飞灰中。Cd在烟气中的最大分配率为61%;Se在烟气中的分配率为38.58%~94.612%;Zn在低、高温段分别主要分布在烟气和飞灰中。As、Cu、Pb、Sb是半挥发重金属,Pb在炉渣中的分配率较稳定,分配率为42.67%~64.76%,在烟气和飞灰中的分配率波动较大,其分配率分别是14.176%~45.79%和9.78%~32.55%;Sb在烟气中的最大分配率为37.64%;温度升高反而会抑制As、Cu挥发,这与高温下As、Cu易与矿物质反应生成络合物有关。Ni、Cr、Mn属于难挥发重金属,绝大部分残留在炉渣中,且分配率对温度变化不敏感。赋存于炉渣中的Cr、Ni分别超过95%和97%;随着温度升高,Mn在炉渣中的分配率由71.46%增加到96.89%。     

CaCl2添加对热解煤中汞析出规律影响的实验研究

在程序升温热解反应装置上,研究了低氯煤中添加不同氯含量（质量分数0.1%、0.3%、0.5%）的CaCl₂对煤热解过程中汞析出规律的影响。实验结果表明,温度是影响汞析出的关键因素;随着氯添加量的增加,Hg²⁺析出比例呈上升趋势,且汞的最佳析出温度降低,汞的释放率也有所降低;随着热解气氛中O₂比例的增加,Hg²⁺比例也略有增加;较高的升温速率能加快汞的释放,也能提高Hg²⁺的比例。低氯煤中添加氯化钙能够强化单质汞的氧化。