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分析|300MW等级燃煤机组煤粉炉与循环流化床锅炉汞排放特性比较

2017/12/4 16:56:11  来源:循环流化床发电  作者:魏绍青  我要投稿

2.5现有APCDs对汞的脱除效率比较

通过烟气经过污染控制设备后气相总汞浓度变化计算得到了两电厂中各污染物控制设备对气相汞的脱除效率。由于在除尘装置之前的脱硝装置和空气预热器中汞只发生形态的转化,除尘装置的捕获效率由锅炉出口烟气汞浓度与除尘器出口烟气汞浓度之差,按照式(1)计算:


式中,锅炉出口烟气汞浓度由该电厂单位质量煤中汞的总质量与电厂风量参数得到的烟气总体积来计算,如式(2)所示:


脱硫装置和湿式电除尘的脱汞效率则按照该装置进出口的汞浓度只差计算,具体见式(3)。


图5为两个电厂现有污染物控制设备对烟气中汞的脱除效率比较。对于CFB电厂,FF对烟气中汞的脱除效率达到98.9%。从OHM法的烟气取样分析结果可以看出,在烟气进入FF之前,颗粒态Hg已经成为Hg的主要存在形态,剩余的少量气态汞在FF中与飞灰或FF的滤袋发生进一步吸附作用,最终和飞灰一同被FF捕获。因此,尽管WFGD和WESP对烟气Hg有捕获作用,FF出口小于1μg/m3的汞浓度使得WFGD和WESP的脱汞效率不明显。对于PC炉电厂,除尘器入口颗粒态Hg浓度低于CFB电厂,因此,其ESP的脱汞效率低于CFB电厂,但是其仍然是烟气脱汞的最大贡献者,其余的气相Hg被随后的WFGD进一步脱除。WFGD出口的气相汞浓度过低使得WESP的脱汞作用变得不明显。


除尘装置对汞的捕获主要是对颗粒态汞的捕获,现有已投入运行的燃煤电厂中,PC炉电厂较多采用ESP,而CFB锅炉较多采用的是FF或ESP+FF。除了FF滤袋本身的除汞能力之外,无论哪一种除尘装置,改进飞灰的汞吸附能力从而提高除尘器内飞灰对汞的吸附效率,才能够进一步提高除尘器对汞的捕获效率。对于PC电厂,若想要进一步提高ESP的脱汞效率,即可采用在除尘器前喷射吸附剂的方式。

WFGD对汞的脱除作用主要通过浆液对Hg2+的吸收作用而实现。但如果WFGD中存在HSO-3等还原性物质成分,Hg2+还有可能被还原成Hg0使WFGD的捕获效率降低,因此,WFGD的捕获效率与烟气及其浆液的成分也是密切相关的。从本实验的PC电厂炉的测试结果来看,ESP出口烟气中的气态汞几乎全部被WFGD捕获,表明剩余的Hg0在WFGD中进一步被氧化,而没有发生还原作用,在此作用下WFGD出口的气相汞浓度也在超低的范围内。如果发生了Hg2+在WFGD中被还原而增加了烟气中汞的释放量,也可以采用在WFGD中投加NaHS抑制汞还原反应的方法。

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结论

研究对比了330MWPC炉电厂和350MWCFB电厂的汞排放规律。对烟气的取样分析结果表明,PC炉电厂烟气汞浓度从除尘器入口到除尘器出口到脱硫塔出口依次下降,在脱硫塔出口降低至0.42μg/m3。CFB电厂在FF出口烟气汞浓度即下降到0.43μg/m3,各位置烟气汞浓度均低于PC炉电厂。对于固相副产物,CFB电厂汞绝大部分富集在飞灰中,而PC炉电厂汞在飞灰和脱硫石膏中均有分布。CFB电厂的FF对汞的脱除效率高达98.9%,而PC炉电厂ESP和WFGD对汞的脱除效率分别为75.0%和22.4%。CFB电厂在现有设备条件下即可以实现汞的超低排放。

文献信息

魏绍青,滕阳,李晓航,苏银皎,杨玮,张锴. 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[J]. 燃料化学学报,2017,45(08):1009-1016.

文章关键词:汞含量 烟气汞排放 循环流化床 

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