火电厂烟气中汞的分布特征和排放特点

调查南京市某一燃煤火电厂100 MW机组,在两种不同的工况下,对该锅炉废气中的汞污染物进行现场测试,选取三个监测点位,分别为静电除尘器进口、出口及湿法脱硫装置出口,分析煤质燃烧烟气中汞不同形态的监测结果,得到静电除尘器和湿法脱硫装置对汞的脱除效率,总结火电厂烟气中汞的污染物的分布特征及其排放特点。火电厂燃烧的废气中汞来源于煤质中的汞,主要以气相部分汞形态存在,90%以上的汞以气态汞形态排放到烟气中,固相部分汞含量较少。静电除尘器对总汞有着相当高的脱除效率,湿法脱硫装置对总汞的脱除率较低。     

基于国内实测燃煤电厂烟气汞排放估算的不确定度

参照测量不确定度评定与表示的国家技术规范,基于近年来我国燃煤电厂常规污控设备协同脱汞的现场测试数据(文献报道和实测值)及各省原煤w(汞)的实测值,初步构建了国内燃煤电厂烟气汞排放不确定度的计算方法,并以2010年的燃煤量、污控方式布局为基础,计算了该年度汞排放的不确定度. 结果表明:2010年我国燃煤电厂烟气汞排放的总不确定度为48.8t,占平均排放总量的34.3%;其中60.2%源于污控设备脱汞效率的不确定度,39.8%源于原煤w(汞)的不确定度;采用ESP(静电除尘)、ESP+WFGD(静电除尘+湿法脱硫)、SCR+ESP+WFGD(选择性催化还原脱硝+静电除尘+湿法脱硫)和FF(袋式除尘)大气污控组合的机组各存在6.0、32.2、9.7和0.9t的烟气汞排放不确定度,分别占各对应机组烟气汞排放量的19.3%、32.8%、84.6%和53.6%,其中SCR+ESP+WFGD污控组合烟气汞排放的相对不确定度最大. 随着我国烟气脱硝工作全面推行,2015年以后,SCR+ESP+WFGD污控措施(组合)的机组所占比例将会提高到66%以上,如果仍以现有数据为基础,则来自SCR+ESP+WFGD污控措施(组合)机组的烟气汞排放不确定度将会大幅增加,因此急需增加对该类装置脱汞效率的实测样本数量.      

660 MW超低排放燃煤电站汞分布特征研究

对某660 MW超低排放燃煤电站进行汞形态和浓度监测,实验结果表明:在SCR前烟气中,汞主要以单质游离态存在,SCR催化剂对Hg~0氧化率约为20.22%.烟冷器内Hg~0向Hg_p和Hg~(2+)转化,Hg_p浓度增加72.18%,Hg~(2+)浓度增加55.40%.低温电除尘不仅可以脱除Hg_p,对Hg~0和Hg~(2+)也具有协同脱除作用,Hg~0浓度下降47.14%,Hg~(2+)浓度下降68.70%.经过湿法脱硫后Hg~0浓度由0.37μg·m~(-3)升高到0.86μg·m~(-3),Hg~(2+)在湿法脱硫装置内被还原为Hg~0.大气汞排放浓度在0.82～0.95μg·m~(-3)之间,远低于标准要求.超低排放电站产生的汞大部分进入粉煤灰(68.35%),大气排放的汞为21.20%,进入石膏中的汞为4.87%,进入脱硫废水处理站固废5.53%.超低排放环保设备总的协同脱汞效率为78.77%,大气汞排放因子(EF_煤、EF_电)分别为6.07μg·kg~(-1)和1.70μg·kW~(-1)·h~(-1).     

燃煤机组超低排放改造对汞的脱除效果研究

燃煤烟气中汞污染的控制是目前重要的环保课题之一,燃煤电厂利用现有的脱硝、脱硫、除尘设备去除汞,文章分析燃煤电厂烟气净化设备超低排放改造后汞的排放水平,说明现有废气处理设施超低排放改造,既能有效降低烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度,也有利于汞的去除,燃煤机组超低排放改造后汞的排放浓度远低于现行0.03 mg/m3的限值;通过分析燃煤电厂现有烟气净化设备对汞的协同去除效果和脱除汞的原理,提出了未来燃煤烟气汞污染控制措施的建议.     

燃煤电厂超低排放改造前后汞污染排放特征

针对300 MW燃煤机组,基于US EPA(美国国家环境保护局)的30 B汞监测方法,通过多点监测对比了实施低氮燃烧器改造、SCR脱硝改造、新增低温省煤器、静电除尘器高频电源改造、湿法脱硫塔脱硫提效并增加管式除雾、新增湿式静电除尘器技术路线开展的超低排放改造前后汞排放及分布特征.研究表明:超低排放改造前,神华煤w(Hg)为49 μg/kg,烟囱入口ρ(Hg)测量值为1.87 μg/m3;煤燃烧及经过污染物控制单元后,有35.0%的汞存在于灰中,有29.5%的汞存在于石膏中,有35.4%的汞从烟囱排出.超低排放改造后,神华煤中w(Hg)为30 μg/kg,烟囱入口ρ(Hg)测量值为0.46 μg/m3;脱硫进水及湿式除尘器进水对汞平衡几乎没有影响,煤燃烧及经过污染物控制单元后,有36.1%的汞存在于灰中,有55.2%的汞存在于石膏中,有8.7%的汞从烟囱排出.超低排放改造后,污染物控制设备的烟气综合脱汞效率提高了1.5倍左右,表明超低排放脱硝增强了对汞的催化氧化,而脱硫增强了对二价汞的吸收结果.湿式电除尘器对脱汞没有明显效果.      

燃煤烟气污染物控制装置协同脱汞特性研究

采用Ontario Hydro方法对某100MW燃煤机组进行了烟气汞取样测试,获得了选择性催化还原（SCR）脱硝装置、静电除尘器（ESP）和湿法烟气脱硫装置（WFGD）对烟气汞形态转化和脱除特性规律.借助程序升温脱附（TPD）、扫描电子显微镜分析（SEM）和X射线荧光光谱分析（XRF）等方法探究了飞灰对汞的吸附特性及吸附后汞的热稳定性.结果表明,在75% MCR和85% MCR不同的机组负荷下,SCR+ESP+WFGD对烟气总汞（Hg^T）的联合脱除率分别为92.83%、81.66%.SCR对元素汞（Hg⁰）的氧化率与燃煤氯（Cl）含量正相关,Cl含量为500mg/kg时,氧化率高达96.18%.ESP在完全脱除颗粒汞（Hg^P）的同时对Hg⁰和氧化态汞（Hg²⁺）的平均脱除率分别为12.73%和27.79%,ESP飞灰中的未燃尽炭和金属氧化物（Al₂O₃、Fe₂O₃）是吸附气态汞的关键组分,汞在飞灰表面主要以HgCl₂、HgS（红色）和HgO的形态存在,高于190℃时会分解再释放.WFGD对Hg²⁺的平均脱除率为91.10%,并能将部分Hg²⁺还原成Hg⁰,存在明显的汞二次释放问题.     

基于监测数据的我国燃煤电厂汞排放分析

燃煤是最大的人为汞排放源之一,我国已加强对燃煤电厂的汞排放控制要求。通过对16家燃煤电厂32台机组的汞排放情况进行全要素监测,分析总结出符合我国燃煤电厂特点的汞排放情况:我国燃煤机组中的汞质量平衡范围在70%~130%是合理的;燃烧后的汞经过烟气污染物处理设施后,70%以上进入粉煤灰和脱硫石膏,经烟气排入外环境的平均不足30%;安装SCR脱硝装置有助于烟气中汞的去除;除尘、脱硫设施对烟气中汞平均去除效率为38.5%、52.5%;各污染物控制设施对烟气中汞的总协同去除效率平均为74.1%,说明我国燃煤机组现有的污染物处理设施的协同控制对降低烟气中的汞排放有较好的作用。     

煤中汞迁移规律及其形态分布研究

选择典型燃煤锅炉对其汞释放规律、形态分布特征进行了试验,并基于煤、石灰石、粗渣、细灰和烟气中的汞含量,给出了系统的汞平衡结果为104%~124%,可满足锅炉汞平衡要求。采用燃煤电厂汞形态浓度取样测试Ontario Hydro标准方法,给出了烟气中氧化汞、单质汞(Hg~0)的分布。结果表明:所测燃煤烟气汞浓度介于0.46~2.40μg/m~3之间,单质汞(Hg~0)占80%~90%。现有静电除尘器和脱硫设施对汞的排放有控制作用,使烟气总汞排放降低了90.3%~98.7%。     

基于实测的燃煤电厂汞迁移转化规律研究分析

为了研究某典型300 MW燃煤电厂汞迁移转化规律,对入炉煤、炉渣、石灰石、脱硫工艺水、石膏、脱硫废水、灰中的汞进行了取样测试。并采用EPA30B和安大略法实测了不同位置烟气中汞的形态分布情况。通过系统的汞质量平衡核算,得出各样品中汞所占的比例,在此基础上分析得到汞的迁移转化规律。结果表明,汞在煤渣中呈耗散状态,飞灰则具有一定富集汞的能力。袋式除尘器灰(0.016)的富集因子略高于电除尘器灰(0.094)的富集因子,可以看出袋式除尘器捕集颗粒汞的能力更强一些。烟囱排放的烟气是煤中汞的主要迁移方向,烟气经湿法脱硫系统后减少的汞主要富集在脱硫废水中,可以看出由湿法脱硫系统去除的汞大部分是可溶于水的二价汞。     

75t/h燃煤锅炉汞迁移转化规律研究

通过对2台75 t/h循环流化床锅炉烟气中汞排放浓度、燃煤和其他固体副产物中的汞含量进行测试,分析了燃煤大气汞的排放因子,并建立了燃煤汞的质量平衡。结果表明:燃煤锅炉中,大部分汞主要存在于烟气和脱硫副产物中,燃烧后进入炉渣、飞灰中的汞含量较少,低于5%。燃煤汞排放去向与脱硫除尘控制技术有关,不同控制技术协同除汞的效果差异较大,而单质汞是燃煤锅炉汞污染防治的重点和难点。     

燃煤工业锅炉重金属排放特征研究

通过对6台燃煤工业锅炉污染物控制装置前后烟气中重金属浓度进行测试,考察了静电除尘器(ESP)、湿法脱硫装置(WFGD)和脱硫除尘一体化装置对烟气中重金属排放的影响。研究结果表明:ESP对烟气中的重金属有较好的捕集效果,对Pb、Cd、Cr的去除效率均为50%以上,通过对2台工业锅炉烟气中重金属排放测试发现,静电除尘器对Hg的去除率分别为45.70%和29.63%;经WFGD装置洗涤后,烟气中Hg、Pb、Cd的浓度均低于10μg/m3;脱硫除尘一体化技术对Hg、Pb和Cd的去除效果不明显,4号锅炉烟气脱硫后Pb的排放浓度高达65.76μg/m3。ESP+WFGD烟气处理装置较脱硫除尘一体化装备能够更好地控制烟气中重金属的排放。     

烧结烟气湿式氨法同时脱硫脱硝实验研究

在鼓泡反应器中进行烧结烟气湿式氨法同时脱硫脱硝的实验研究,考察了添加剂/NO物质的量比、吸收液NH3-NH+4浓度和烟气性质对烧结烟气脱硫脱硝的影响。实验结果表明:随着添加剂/NO物质的量比、烟气温度和NO浓度的增加,脱硝率均呈现先增大后减小的趋势。脱硝率随着吸收液中NH3-NH+4浓度的增大而增大。随着SO2浓度的增大,脱硝率逐渐减小。在所有实验条件下,脱硫率均接近或达到100%。在最佳实验条件下,脱硝率可达61.49%。通过添加添加剂部分氧化烧结烟气,可使烧结烟气湿式氨法脱硫工艺的脱硝率提高20%~30%。     

贵阳市小型燃煤锅炉烟气中汞的形态及释放

选择贵阳市某厂的1台安装有湿法脱硫除尘的燃煤锅炉,研究湿法脱硫除尘前后燃煤烟气中颗粒态汞(Hgp)、氧化态汞(Hg2+)、原子态汞(Hg0)以及总汞(Hgt)的含量和形态分布。结果显示,湿法脱硫除尘后的颗粒态汞、氧化态汞、原子态汞分别约占总汞的10 4%,6 0%,83 6%。湿法脱硫除尘器对氧化态汞与颗粒态汞有很好的去除效率(分别为87 9%,76 1%),而对原子态汞的去除效率较差(为30 4%)。由于对该锅炉的年燃煤量统计有一定的误差以及烟气采样分析方法本身存在的误差,该锅炉输出的总汞略大于输入的总汞,质量平衡结果为:输出输入=103 6%～107 4%。煤经过燃烧后,总汞的释放因子为:41 7%残留在底灰中,65 7%进入烟气中,其中经过湿法脱硫除尘器的净化,26 7%的汞随除尘废水排放到水环境中,7 8%存在于经过除尘后的渣中,25 05%随清洁烟气释放到大气中。      

小型燃煤机组烟气重金属排放特征研究

100 MW以下燃煤机组呈单台容量小、总台数大的特点,是燃煤重金属污染的主要排放源之一.选择7台12 MW燃煤机组,采用美国环境保护局Method 29法现场检测燃煤机组烟气重金属排放浓度,分析烟气中Hg、Pb、Cr、As的排放特征;采集机组产生的飞灰和底灰,分析除尘技术对重金属的富集特性.结果表明:100 MW以下燃煤机组烟气中重金属经脱硝除尘脱硫装置协同控制后,ρ（Hg）为0.20~0.44 μg/m3,烟气Hg以气态形式存在,其占比为100.0%;ρ（Pb）为0.5~2.6 μg/m3,烟气Pb主要以气态形式存在,其占比为38.7%~92.1%;ρ（As）为0.6~3.0 μg/m3,烟气As主要以气态形式存在,其占比为67.8%~100.0%;ρ（Cr）为3.6~23.9 μg/m3,烟气Cr主要以颗粒态形式存在,其占比为65.8%~99.2%.飞灰富集Hg、Pb、Cr、As的能力大于底灰.重金属主要富集于飞灰中的细颗粒物中,采取除尘技术可有效协同控制烟气中的Hg、Pb、Cr、As;飞灰中重金属元素Hg、Pb相对富集系数均与煤中硫含量呈负相关,半干法脱硫+袋式除尘技术对飞灰富集Hg有促进作用.小型燃煤机组烟气重金属Hg、Pb、Cr、As的排放因子分别为0.002 2~0.005 1、5~17、42~160、7~24 mg/t.研究显示,100 MW以下燃煤机组与100 MW及以上燃煤机组烟气重金属Hg、Pb、Cr、As排放特征不同,100 MW以下燃煤机组烟气Hg排放浓度较小,二者烟气Pb、Cr、As排放浓度相近,选用湿式电除尘技术可进一步降低烟气Hg、Pb、Cr、As的排放浓度.      

改进型双循环多级水幕吸收塔的烟气脱硫性能研究

以改进后的双循环多级水幕塔对烟气进行脱硫性能研究,利用双循环不同p H值控制的优点和多级水幕的效果,增加气液接触面积和传质动力,提高SO2吸收效果。在正交实验确定的最佳运行工况基础上,从烟气流量、上下两段p H值、L/G、SO2进气浓度等因素进行研究。结果表明,SO2进气浓度在5 000 mg/m3以下时,脱硫效率保持在93%以上。上段p H值为6.0,下段p H值为5.0,L/G在15左右时的脱硫效率和运行工况最佳,无结垢现象。改进后的吸收塔具有良好的应用前景,实验结果可对现场脱硫设备的调试和运行提供参考。