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教你一种除尘脱汞协同技术

北极星环保网来源:龙净环保 尤燕青2016/10/28 9:43:03我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱汞 除尘器 燃煤电厂

北极星环保网讯:摘 要:煤在燃烧过程中产生的汞大部分随着烟气排入大气,成为环境汞污染的主要来源。目前,燃煤电厂烟气脱汞技术尚未成熟,仍处于试验研究阶段。电袋复合除尘器作为燃煤电站的主要除尘设备,其脱汞性能备受关注。本文在介绍汞控制技术概况及现有烟气处理设备脱汞效果的基础上,探讨了电袋复合除尘脱汞协同技术,并分析电袋脱汞亟需解决的技术问题。

汞是一种有毒的重金属元素,汞污染对人类及生物环境造成的危害极大。全球每年排放到大气中的汞总量约为5000t,其中4000t是人为的结果,而燃煤导致的汞污染是最为严重的。据2002年UNEP(United Nations Environment Programme)的评估报告表明,中国是全球范围内汞污染最严重的地区之一,这主要是因为中国是煤炭消费大国,煤在燃烧过程中产生的汞大部分随着烟气排入大气,成为环境汞污染的主要来源。

烟气中的汞主要以两种相对稳定的形态存在:气态汞(Hg, g)和颗粒态汞(Hg, p)。气态汞又分为单质汞(Hg0)和氧化态汞(Hg2+)。二价汞化合物比较稳定,易溶于水,易脱除;单质汞挥发性较高、水溶性较低,是最难控制的形态之一。由于汞在大气中的停留时间很长,毒性也大,因此对于汞的排放控制研究已成为研究热点。

1、 汞控制技术研究现状

有关汞排放控制技术的研究主要有三种:燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞。目前,研究较多的是燃烧后脱汞。燃烧后脱汞(即烟气脱汞)是未来电厂汞污染控制的主要方式,其脱汞方法主要有以下几种:吸附剂法、化学沉淀法和化学氧化法。

1.1 吸附剂法

吸附法主要是利用多孔性固态物质的吸附作用来处理污染物的一种常用方法,包括物理吸附和化学吸附两种方式。一般吸附都兼有物理吸附、化学吸附功能,两种吸附过程可以同时进行。目前,用于烟气脱汞的吸附剂主要有:活性炭、飞灰和金属吸收剂。

1.1.1 活性炭

在烟气中喷入活性炭是烟气脱汞技术最为集中且较成熟的一种方法,脱汞率可达96%。胡长兴等人在模拟燃煤烟气流动反应试验台上,对喷射吸附脱汞过程中影响活性炭喷射量的汞浓度、停留时间、温度、除尘设备等因素进行了试验研究。虽然活性炭吸附剂在脱除汞方面有着很高的效率,但仍然存在价格昂贵,经济可行性不高等问题,并且还存在很多技术难题。

1.1.2 飞灰

燃煤过程中产生的飞灰作为一种廉价的吸附剂受到越来越多人的关注。飞灰对汞的吸附主要通过物理吸附、化学吸附、化学反应以及三者结合的方式。飞灰吸附主要受到温度、飞灰粒径、碳含量、烟气气体成分以及飞灰中无机成分对汞的催化等因素的影响。利用飞灰吸附方法脱汞可减少80%的活性炭使用量,但是碳含量过高(大于1%)会限制飞灰作为混凝土添加剂的商业应用,这一点不利于飞灰的再利用。

1.1.3 金属吸收剂

金属吸收剂[5]是利用特定的金属与汞形成合金来除去烟气中的汞,这种新形成的合金在提高温度的情况下能进行可逆反应,实现汞的回收以及金属的循环利用。并且,金属吸收率与汞的化学形态无关,这样采用金属吸收剂就可很好的去除单质汞。由于金属吸收剂大多采用贵金属(如金、钛等),工程应用还有待进一步深入研究。

1.2 化学沉淀法

化学沉淀法是通过化学试剂与汞发生化学反应生成沉淀,从而将汞除去。目前,应用比较多的方法主要有:碘化钾溶液洗涤法、氯化法除汞、硫化钠法。

1.3 化学氧化法

烟气中的Hg2+化合物较易溶于水,在湿法烟气脱硫系统(WFGD)中,无论是用石灰或石灰石或是活性炭作为吸收剂,均可除去约90%的Hg2+,而对Hg0没有明显的脱除作用。通过某些物质的催化作用将Hg0氧化成Hg2+化合物,然后再采用常规的方法去除Hg2+,将单质汞转变成二价汞就比较容易去除了。

1.4 其它方法

美国能源部国家能源技术实验室采用模拟燃煤烟气,在实验室内研究了紫外线照射烟气脱汞技术。在536℃--662℃下,采用波长为253.7nm的紫外线进行照射,这种波长的紫外光能促进汞与烟气中的其它组分发生反应,生成硫酸亚汞和氧化汞,然后通过除尘设备除去。在实验室试验中,汞的脱除率达70%。但是,紫外线除汞技术的投资比活性炭喷射法还要高,这给该技术的推广带来困难。

2、 现有烟气处理设备脱汞效果

2.1 除尘设备脱汞效果

运行良好的电除尘器和布袋除尘器能有效地捕获烟气中的颗粒物能够高效的去除Hg(p)。气态汞能被吸附在飞灰上,并在电除尘或布袋除尘中被捕获。王运军、段钰锋等研究了燃煤电站布袋除尘器和静电除尘器脱汞性能,得出袋式除尘器具有优良的脱汞性能。Rid Miller等研究了COHPAC(一种电袋复合除尘器)结合TOXECON技术在燃煤锅炉颗粒物控制和脱汞上的协同作用。

燃煤锅炉产生的烟气先经过电除尘,除掉99%的粉尘,然后经过预热器,在预热器与袋除尘器之间喷射活性炭,使活性炭均匀混入烟气,同时吸附烟气中的汞,并在袋除尘器收集活性炭及余下的粉尘。该工艺已在Presque Isle电厂试用,测试结果显示其在多污染物(SO2、NOx等)控制及脱汞上均有很好的效果。

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