燃煤電廠汞排放控制技術(shù)介紹(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上燃煤電廠汞排放控制技術(shù)介紹摘要：本文淺要分析了汞在燃煤中的賦存形態(tài)及其排放特性，并根據(jù)影響汞去除率的主要因素，簡要介紹了當(dāng)前一些汞排放控制技術(shù)。關(guān)鍵詞：賦存形態(tài) 去除率 洗煤 活性炭前言汞是目前主要的全球性污染物之一，在大氣中停留時(shí)間長、毒性大，并且具有生物累積作用，對人群健康構(gòu)成很大威脅。全球每年排放到大氣中的汞總量約為5000噸，而燃煤過程中汞排放占相當(dāng)大的比重。根據(jù)美國環(huán)保署(EPA)1997年給美國國會的汞研究報(bào)告顯示，燃煤電廠是最大的汞排放污染源。與燃油相比，燃煤產(chǎn)生的汞排放要高出10倍到100倍。因此燃煤電廠對于汞污染物的排放控制刻不容緩。一、 汞在燃煤中

2、的賦存形態(tài)及其排放特性要控制燃煤電廠汞排放，就必須先了解汞在燃煤中的存在形態(tài)及其特性，以便對癥下藥。煤中大部分汞是以固溶物形式存在于黃鐵礦中，以硫化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)存在，也可能有部分微細(xì)的獨(dú)立汞礦物分布在黃鐵礦和有機(jī)物組分中。汞是煤中較易揮發(fā)的痕量元素之一。煤粉經(jīng)過燃燒，其中的汞主要分為兩部分：一部分伴隨著灰渣的形成，直接存留于灰渣和飛灰中；另一部分在火焰溫度下隨著煤中黃鐵礦(Fes：)和朱砂(HgS)等含汞物質(zhì)的分解，以單質(zhì)形態(tài)釋放到煙氣中。，由于爐內(nèi)高溫,單質(zhì)汞是煤粉中的汞在火焰溫度下存在的主要形式。當(dāng)煙氣流出爐膛，流經(jīng)換熱面，煙氣溫度逐漸降低時(shí)，一部分的氣相單質(zhì)汞會被飛灰通

3、過物理吸附、化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng)等途徑吸收，從而轉(zhuǎn)化為以顆粒態(tài)存在的汞 (P)，這一部分包括HgC12、HgO、HgSO4和HgS等。一部分的氣相單質(zhì)汞在煙氣溫度降低到一定范圍時(shí)，會被煙氣中的含氯物質(zhì)氧化而生成氣相氯化汞(HgC12)。目前學(xué)術(shù)界認(rèn)為煙氣中氣態(tài)二價(jià)態(tài)汞多數(shù)為HgCl2(g)。最后還有一部分氣相單質(zhì)汞仍保持不變，隨煙氣排出。研究表明，在空氣污染控制器的上游煙氣中的氣相汞中Hg2+占50 80，單質(zhì)汞Hg0占20 50。二、 影響汞去除率的主要因素燃煤煙氣中的汞主要有三種形態(tài)：二價(jià)汞（Hg2+）、單質(zhì)汞（Hg0）、顆粒汞（HgP）。脫除汞的有效性取決于煙氣中汞的形態(tài)分布，而形態(tài)分布與

4、飛灰成分、溫度、煙氣成分如SOx、NOx、氯化物等有關(guān)。1)汞的形態(tài)對汞去除率的影響Hg0揮發(fā)性高且難溶于水，是相對比較穩(wěn)定的形態(tài)，難以被污染控制設(shè)備收集。而HgCl2在濕法中較容易溶解，能有效去除Hg2+。2)不同煙氣處理方式對汞去除率的影響電除塵器和機(jī)械除塵器只能除去被飛灰吸附的顆粒態(tài)汞，因此去除效果并不明顯，通常不被用于煙氣脫汞。煙氣的濕法凈化和半干法凈化裝置對汞均有一定的脫除作用，且濕法優(yōu)于半干法。3)煤種的差異對汞去除率的影響不同的煤在燃燒過程中Hg0氧化為Hg2+的比例有很大不同，大致在2095(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。當(dāng)煤中Cl-含量較高時(shí)，氧化態(tài)汞的比例也較高。而當(dāng)鈣和堿性成分含量較高時(shí)，

5、堿性煙氣會與Cl-反應(yīng)，降低Cl-的含量，從而降低汞的氧化。此外，汞在灰分中的固留與灰分中C的含量有很大關(guān)系。C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占5%時(shí)，汞的固留較高，約在80 100 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。三、 汞排放控制技術(shù)現(xiàn)有的燃煤電廠汞污染控制主要通過以下三種方式：燃燒前脫汞、燃燒中脫汞和燃燒后脫汞。(1)燃燒前脫汞洗煤是減少汞排放最簡單而有效的方法。一般而言，浮選法可獲得約2 13 7(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的去除率。去除率與煤的種類、煤的清洗、分選技術(shù)、原煤中的含汞水平等都有關(guān)系。美國能源部(DOE)還研究利用其他非物理洗煤方法從原煤中除汞。與傳統(tǒng)的洗煤技術(shù)相比，先進(jìn)的化學(xué)物理洗煤技術(shù)對汞的去除率能夠達(dá)到645，比燃燒

6、后凈化設(shè)備具有更大的經(jīng)濟(jì)效益。另外還有煤的熱處理技術(shù)，此法是在不損失碳素的溫度條件下，使煙煤溫和熱解從而降低汞的排放。有研究人員研究了煤中的汞燃燒前的預(yù)脫除過程，結(jié)果顯示，在280C時(shí)，大約80(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的汞可以被脫除，在此工藝溫度下，煤中只有少量揮發(fā)性物質(zhì)損失。溫和熱解去除有害物的觀點(diǎn)為我們提供了一種新的污染防治戰(zhàn)略。(2)燃燒中脫汞流化床燃燒流化床燃燒能降低煙氣中汞和其他微量重金屬的排放。在流化床燃燒器中進(jìn)行的高氯煙煤燃燒試驗(yàn)中，汞幾乎全部被氧化成了HgCl2，絕大部分Hg被飛灰及后續(xù)脫硫設(shè)施除去。低氮燃燒低氮燃燒技術(shù)通常采用降低火焰溫度、N2濃度和O2濃度的方法來控制NOx的排放。此法

7、由于操作溫度較低，增加了煙氣中氧化態(tài)汞的含量，因此有利于汞的控制。爐膛噴入吸附劑常用的吸附劑為活性炭吸附劑。向飛等人通過浸漬法在活性炭上負(fù)載催化劑MgC1z，CoC1z，MnC1。對活性炭進(jìn)行改性，發(fā)現(xiàn)它們能與活性炭表面的官能團(tuán)形成具有獨(dú)特催化性能的配合物，對汞的氧化 化學(xué)吸附起到配位催化作用 。添加石灰石研究表明，向燃煤中添加石灰石，可導(dǎo)致煙氣中的汞由氣態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化，降低氣態(tài)汞的含量。(3)燃燒后脫汞燃燒后脫汞目前研究較廣、效果較好的一種方法是采用活性炭對汞進(jìn)行吸附去除?；钚蕴课椒摴赏ㄟ^兩種方式實(shí)現(xiàn)：一是在顆粒脫除裝置前噴人活性炭，吸附了汞之后的活性炭顆粒在通過除塵器時(shí)被除去。二是使燃

8、煤煙氣通過活性炭吸附床。第一種方式比較有應(yīng)用潛力。魏國強(qiáng)等通過在靜電除塵器(ESP)前噴射活性炭進(jìn)行研究，結(jié)果表明，該方法可實(shí)現(xiàn)對煙氣中汞的吸收，而吸收了汞的活性炭顆粒將被ESP所捕獲，從而降低煙氣的汞排放。煙氣中汞的去除率受活性炭噴入量的影響。當(dāng)活性炭噴射量小于200kgMm3時(shí)，汞的去除率會隨噴射量的增加而急劇增加；活性炭的噴射量大于200kgMm3時(shí)，汞的去除率將穩(wěn)定在一個(gè)高于90的水平?；钚蕴棵摴夹g(shù)已被美國應(yīng)用于垃圾焚燒爐汞污染控制上，并獲得了很好的脫汞效果。但由于燃煤電廠與垃圾焚燒所產(chǎn)生的煙氣中各物質(zhì)的含量有較大差別等因素，該方法目前還不能很好的應(yīng)用于燃煤電廠中。另外活性炭吸附脫汞

9、成本昂貴，直接采用活性炭吸附成本過高，燃煤電廠很難承受，因此，許多研究人員開始開發(fā)新型的低價(jià)吸附劑。 目前現(xiàn)有的一些煙氣凈化技術(shù)對汞的脫除也有一定效果。比如，除塵設(shè)備如電除塵器、布袋除塵器能夠高效的去處煙氣中的Hg(P )。氣態(tài)汞也能通過被吸附在飛灰上被電除塵器(ESP)或布袋除塵器捕獲。研究發(fā)現(xiàn)，對煙氣中汞的去除作用最為明顯的是含有各項(xiàng)異性活性炭的飛灰，含隋性碳的飛灰對煙氣中的汞幾乎沒有吸附作用。另外，汞的去除率還與飛灰的溫度和纖維過濾器(FF)的運(yùn)行溫度有關(guān)，溫度越高，汞的去除率越低。干法脫硫裝置可以較易去除煙氣中的顆粒態(tài)汞Hg(P)。而氣態(tài)單質(zhì)汞Hg0和化合態(tài)二價(jià)汞Hg2+ 則能被吸附在

10、噴射干式吸附劑脫硫系統(tǒng)中的飛灰、硫酸鈣或亞硫酸鈣顆粒表面，在煙氣通過ESP或FF時(shí)被捕獲。ESP對汞的去除率為50，F(xiàn)F對汞的去除率可達(dá)80以上。當(dāng)煙氣通過FF上由飛灰和干漿粒結(jié)成的阻塞層時(shí)，氣態(tài)汞的捕獲將會進(jìn)一步增強(qiáng)，汞的去除率可高達(dá)90以上 。濕法煙氣脫硫(WFGD)循環(huán)漿液可吸收易溶于水的化合態(tài)二價(jià)汞Hg2+ ，吸收效率可達(dá)69 。選擇性催化還原(SCR)裝置在還原NOx的同時(shí)，也可將Hg0氧化成更易被WFGD脫除的Hg2+ ，Hg0被SCR裝置催化氧化的效率可達(dá)8090 。四、結(jié)語目前，很多脫汞技術(shù)都仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，在燃煤電廠中還沒有找到一種成熟、可投入商業(yè)應(yīng)用的脫汞技術(shù)。我們既要考慮脫汞效率，又要考慮脫汞成本因素。一般而言，燃燒前脫汞可獲得大約37的去除率，但是燃燒前脫汞技術(shù)并不能完全解決汞的排放控制問題。有關(guān)燃燒過程中脫除汞的研究很少。燃燒后脫汞(即煙氣脫汞)是未來電廠汞污染控制的主要方式，因?yàn)槠涿摴瘦^好，且可以利用現(xiàn)有的煙氣凈化設(shè)備進(jìn)行改造。隨著我國對燃煤鍋爐汞及其化合物排放限值的要求越來越嚴(yán)格，開發(fā)出一種適用于燃煤電廠的成本低、效率高的脫汞技術(shù)，是我們當(dāng)前急需解決的問題。參考文獻(xiàn)：1周勁松、駱中泱、任建莉等燃煤汞排放的測量及