燃煤电厂烟气脱汞技术的研究

燃煤电厂烟气脱汞技术的研究bottom:0px;基于中国燃煤电厂通常实现超低排放的常规空气污染物，烟尘，SO2和NOx的背景，本文介绍了除尘设备，脱硫系统和脱硝设备中的颗粒。它总结了颗粒汞，氧化汞和元素汞的协调控制的技术特征。和效果。同时，我们将分析各种废气除汞技术的研究现状和技术优缺点，例如氧化吸收法，吸附法和催化氧化法。研究结果可以为中国的燃煤电厂实施更严格的汞排放标准以后的技术选择和新的汞去除技术的开发提供了有用的参考。众所周知，能源是国民经济可持续发展的重要基础，而中国独特的能源结构使得长期改变煤炭基能源的格局变得困难。据统计，中国目前的燃煤电厂约占全国能源供应的70，预计这一比例到2050年将超过50。燃煤排放的大量常规污染物，例如烟，SO2，NOX和其他非常规污染物以及重金属，引起了政党和政府的一系列生态，环境和人类健康问题。它受到了国际社会的广泛关注和关注。为了应对近年来严峻的空气污染状况，有效减少燃煤废气污染物的排放，中国政府已确定燃煤电厂将达到燃煤电厂污染物排放限值。提出了严格的废气污染物排放要求，并规定接近该值。至，中国燃煤发电行业在国家环境保护政策的推动下，制定了“超低排放”减排目标，针对不同的发电集团以及区域和行政区域我们制定了“超低排放”目标和计划。我们将付诸实践，为减轻中国的空气污染和改善空气质量做出重要的贡献。请注意，煤燃烧过程中释放的重金属，特别是汞，由于其剧毒，未降解和生物蓄积性，长期有害于生态环境和人体健康。10月，包括美国在内的140多个国家签署了国际汞条约（水am公约），并于8月16日在中国生效。（水am公约）考虑到大量的汞来自燃煤，明确规定了燃煤电厂和工业锅炉的汞排放控制要求。同时，中国燃煤电厂的空气污染物排放标准修订版（GB13223-）将汞污染排放限值设定为小于30g/m3。许多发电厂的测试表明，燃煤发电厂的烟气汞浓度远低于排放限值，尤其是超低排放系统的协调控制。但是，参照美国燃煤电厂的汞排放限值，即废气中汞的总排放浓度为1.5g/m3，这是重要协议的签署国和主要的汞排放国。在未来几年提出更高的减排要求。.因此，燃煤电厂的汞排放法规将面临巨大的环境压力。煤燃烧废气的汞排放控制技术可分为燃烧前除汞，燃烧中除汞和燃烧后除汞。燃烧前除去汞具有加工成本高的缺点，因为可以通过洗涤和处理煤来除去煤中的硫，灰分和汞等成分。另外，在处理过程中产生的含汞废水需要进一步处理。此外，煤中的汞可通过热解，气化和其他实现除汞和精炼的手段来释放。段玉峰等。罗广谦等。对各种类型的煤进行了一系列的热解实验，发现当温度达到600C时，煤中超过90的汞被释放。燃烧过程中的汞去除主要是通过低氮燃烧器并将吸附剂和溴化物注入炉中以实现汞转化和去除来完成的。燃烧后的汞去除主要通过其他烟道气净化设备（例如除尘系统，脱硫系统和脱氮系统）实现，以实现量身定制的捕获和吸收。活性炭或含溴的活性炭注入技术通常用于实现有效的除汞，但是高昂的运营成本和含汞活性炭难以应对；减少污染控制设备的投资和运营成本鉴于此，使用催化剂和各种氧化剂将烟道气中的气态汞转化为氧化汞，以及多种污染物的综合去除导致燃烧后去除汞。调查热点。总的来说，目前对燃烧前和燃烧前除汞技术及其国内外应用的研究还不多，但对于燃烧后除汞，活性炭或含溴活性炭的注入技术更为成熟。它似乎。由于经济原因和标准要求，国内燃煤电厂尚未启动大规模工程应用。因此，面对中国在减少排放方面的巨大能源和电力压力以及国际合规要求，需要开发高效，低成本的燃煤烟气除汞技术。1与现有污染物控制设备联合去除烟气中的汞当前，在针对燃煤煤气中常规烟气，SO2和NOx污染物的超低排放政策的推动下，中国几乎所有燃煤电厂都配备了高效的脱硝，除尘和脱硫设备。已安装。汞（HgP），氧化汞（Hg2+）和元素汞（Hg0）都具有一定的协同清除作用。因此，中国大多数燃煤电厂没有单独的除汞装置以减少汞污染物。准备量身定制的除汞技术或方法具有重要的实际意义。1.1烟气脱硝设备协同去除烟气中的汞选择性催化还原（SCR）工艺是一种广泛用于燃煤电厂的成熟烟气脱硝技术。在该方法中，常用的SCR催化剂主要由金属混合物如钒，钛，钨和钼组成。研究表明，这种以钒为中心的表面活性中心可以催化Hg0的氧化，产生的Hg2+被烟气脱硫系统吸收。通过比较烟气脱硫系统前后的汞测试结果，可以间接确定SCR装置对烟气中Hg0的去除具有协同作用。进一步的研究表明，HgO的氧化受多种因素影响，包括烟气成分，催化剂成分，制备温度和反应温度。通常认为，SCR催化剂在相同区域内不能实现NOx还原和HgO氧化。其中，在SCR装置的入口附近，该区域中的NH3浓度较高，因此可实现NOx还原。许多NH3分子占据SCR催化剂Hg0的氧化反应发生在SCR的后部区域，但是该区域中的大部分NH3都被大量消耗，并且催化剂表面占据了该区域。这是因为主要成分是HCl或Cl2，所以Cl参与Hg0的氧化反应。但是，Hg0的详细氧化机理仍在研究中，尚未得出确切的结论。Naik等人认为，SCR催化剂表面Hg0的氧化过程是HCl在V2O5表面上的吸附，然后与吸附在气态Hg0或V2O5表面上的Hg0反应。.ShengH等。相信HCl吸附在V2O5/TiO2的表面上会生成活性氯，该活性氯会与与其相邻的Hg0发生反应，从而导致汞的转化。此外，研究人员还通过相关实验检测到SCR催化剂上存在Cl2。这表明Hg0的氧化也可能是由于迪肯反应，如方程式（1）所示。尽管学术界对SCR催化Hg0氧化的机理有不同的看法，但许多研究表明HCl和Hg0均可吸附在催化剂表面。因此，用Langmuir-Hinshelwood机理解释Hg0氧化机理更为合理。换句话说，吸附在催化剂表面上的Hg0与氧化剂种类反应，并且Hg0被氧化成Hg2+。4HCl+O22H2O+Cl2（1）1.2用除尘器控制烟气中汞的去除烟道气中HgP的含量取决于煤中的汞含量，煤的性质，锅炉的燃烧方法，并且主要存在于烟雾中或吸附在烟雾表面。去除效果主要取决于除尘效率。同时，除尘器的前端装有烟气脱硝系统，因此SCR催化剂可将烟气中的Hg0转化为易溶的Hg2+。相对而言，将SCR脱硝系统安装在除尘设备前的装置的除汞效果要比没有SCR的装置好得多。常规的静电除尘器（ESP）可以系统地除去吸附在烟气颗粒表面的HgP，还可以氧化一部分Hg0。这是因为由静电除尘器的电晕放电产生的臭氧可以将Hg0氧化为Hg2+。另外，电晕放电产生的紫外线和高能电子电流也可以促进Hg0转化为Hg2+。然而，由于煤燃烧的烟道气中HgP的含量低，常规的静电除尘器通常在烟道气中具有低的除汞效率。一项超低排放改造的工程测试测试还发现，在传统ESP的前端增加一个低温节能器可以提高集尘器效率，并从烟道气中去除汞。这是因为在烟道气通过低温节能器之后，烟道气温度通常低于酸露点的约90C，形成的SO3酸雾与Hg2+结合并进一步氧化Hg0。这是因为它形成HgSO4，被灰尘包裹并进入集尘器。，是SP被捕获并删除。除静电除尘器外，除尘效率高，因此袋式除尘器（FF）对HgP的除尘效果也非常好。此外，为了满足传统的污染物超低排放要求，大多数燃煤电厂在脱硫系统之后都配备了湿式静电除尘器（WESP）。由于集尘板上水膜的清洁效果，灰尘，SO3和气体可以进一步去除。诸如溶胶之类的污染物也可以有效去除烟道气中的汞。与传统的静电除尘器和袋式除尘器不同，WESP对Hg0，Hg2+和HgP的去除效果极好，三种汞的平均去除率可分别达到3240。有。72至82，33至100。1.3通过脱硫设备协同去除烟气中的汞当前，燃煤电厂主要使用湿烟气脱硫（WFGD）来控制烟气中的SO2。通过脱硫器从烟道气中协同去除汞与Hg0不同，因此主要反映在Hg2+吸收中。Hg2+易溶于水。由于Hg0易挥发且难溶于水，因此WFGD对烟气中Hg0的去除效率几乎为零，因此WFGD对烟气中总汞的去除效率为它取决于Hg2+的比例。研究表明，诸如脱硫系统的液气比和浆液的pH之类的因素会影响WFGD脱汞的效率。研究证实，当烟道气通过湿法烟道气脱硫系统时，烟道气中的某些Hg2+会还原为Hg0，从而导致除汞效率降低。这是因为喷射的浆料在脱硫器的表面上形成水膜，烟道气中的Hg2+和Hg0与水膜反应形成Hg22+，然后形成浆料液滴的OH-。据认为会生成Hg0和HgO，后者与烟气中的SO2反应生成Hg0和SO3。另外，Hg2+还原为Hg0的反应使得脱硫剂液滴与烟道气中的SO2反应生成亚硫酸盐或硫酸盐，其能够还原烟道气中的Hg2。可能是因为它与+反应生成Hg2SO4或HgSO4和Hg2SO4，或者HgSO4分解而Hg0可能再次释放。因此，如何有效抑制脱硫系统中Hg2+的二次释放一直是WFGD高效而协调的除汞研究的重点。2烟气去除技术继欧盟，德国和美国的燃煤尾气汞排放标准之后，中国的燃煤尾气汞排放标准逐渐收紧，控制方法不可避免地导致了从现行的管制汞去除中有效去除汞。搬去。根据国内外的研究现状，高效废气除汞技术的研究主要集中在三个方面：氧化吸收法，吸附法和催化氧化法。2.1氧化吸收技术近年来，国内外已对烟道气中的汞去除进行了类似的研究，主要体现在以下几个方面：（1）O3的去除方法O3由于具有很强的氧化性能，因此被用作氧化剂来氧化Hg0以从烟道气中去除汞。结果表明，反应温度为423K时，Hg0的氧化效率达到89。Schuak与O3抽烟水不溶性气体中的元素汞被氧化为易溶于水的二价汞，然后在脱硫塔中洗涤并除去。鉴于臭氧具有良好的氧化作用，美国劳伦斯伯克利国家实验室建议使用黄磷乳剂代替臭氧作为氧化剂。当黄磷乳剂雾化烟气并接触逆流时，黄磷与烟气中的氧气反应生成O3和氧原子（O）。结果，烟气的Hg0被湿烟气氧化和脱硫。系统中的石灰石浆料被吸收并从烟道气中除去汞。（2）考虑到此类材料在氯基水处理工程应用中具有优异的氧化性能，Hutson等人使用Na-ClO2对石灰石浆液中的汞进行了实验室规模的实验。它是为了提高去除效率并降低成本，赵毅等人在钙基湿法脱硫条件下用亚氯酸钠复合吸收剂进行了除汞实验，取得了良好的效果。（3）过氧化氢是一种氧化剂，Liu用紫外线照射过氧化氢，并进行了烟气中汞去除的实验研究。（4）脉冲电晕放电法。脉冲电晕放电过程可以产生活性自由基和氧化物，可以更好地氧化Hg0。（5）尿素+KM-nO4方法，Fang等人使用湿法洗涤法，使用复合吸收剂与烟气中的Hg0反应，以实现氧化吸收的去除。