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燃煤电厂烟气脱汞技术的研究

北极星环保网来源:华北电力大学学报 赵毅 等2019/5/20 10:47:43我要投稿

研究证实,当烟气经过湿法烟气脱硫系统时,烟气中部分Hg2+可被还原为Hg0,导致脱汞效率下降。这可能因为喷入的浆液在脱硫剂表面形成一层水膜,而烟气中的Hg2+和Hg0会在水膜上发生反应生成Hg22+,然后与浆液液滴上的OH-发生反应生成Hg0和HgO,后者可与烟气中的SO2发生反应生成Hg0和SO3。

另外,Hg2+被还原为Hg0的反应也可能由于脱硫剂液滴与烟气中的SO2反应生成具有还原能力的亚硫酸盐或硫酸盐,进而与烟气中的Hg2+反应生成Hg2SO4或HgSO4,而Hg2SO4或HgSO4可发生分解,使得Hg0再释放。因此,如何有效抑制脱硫系统内Hg2+的二次释放已经成为WFGD高效协同脱汞的研究重点。

2烟气脱汞技术

跟踪欧盟、德国和美国燃煤烟气汞排放标准,我国燃煤烟气汞排放标准将逐步趋严,而控制手段势必由当前协同脱汞向高效脱汞过渡。根据国内外研究现状,高效烟气脱汞技术的研究主要集中在氧化吸收法、吸附法和催化氧化法等三个方面。

2.1氧化吸收技术

近些年,国内外在烟气脱汞方面开展了一些类似的研究,主要体现如下几个方面:

(1)O3脱除法,由于O3具有强氧化性,曾作为氧化剂用来氧化Hg0,以实现烟气脱汞,结果表明,当反应温度为423K时,Hg0的氧化效率可达到89%。Suchak利用O3将烟气中不溶于水的元素态汞氧化成易溶于水的二价汞,然后在脱硫塔内对其进行洗涤脱除。

鉴于臭氧良好的氧化效果,美国劳伦斯伯克利国家实验室提出了用黄磷乳浊液代替臭氧作为氧化剂。当黄磷乳浊液喷淋烟气并与其逆流接触时,黄磷与烟气中的氧气反应产生O3和氧原子(O),二者可氧化烟气中的Hg0并被湿法烟气脱硫系统中的石灰石浆液吸收,实现烟气脱汞。

(2)氯系物种法,鉴于该类物质在水处理工程应用中表现出的良好氧化性能,Hutson等人利用Na-ClO2在石灰石浆液中进行了汞脱除的实验室规模的试验。为了改进脱除效率及降低成本,赵毅等也在钙基湿法脱硫条件下进行了亚氯酸钠复合吸收剂脱汞实验,取得了良好的效果。

(3)过氧化氢为氧化剂,Liu用紫外光照射过氧化氢方法,开展了烟气脱汞实验研究。

(4)脉冲电晕放电法,脉冲电晕放电过程可产生活性自由基和氧化物种,它们能较好的氧化Hg0。

(5)尿素+KM-nO4法,Fang等通过湿法洗涤方式,利用复合吸收剂与烟气中的Hg0反应实现了氧化吸收脱除。

(6)“富氧型”高活性吸收剂法,利用粉煤灰、石灰石和添加剂制备了“富氧型”高活性吸收剂,采用半干法方式实现了烟气脱汞。

(7)高铁酸钾法,该方法可实现高效脱汞。

(8)超价金属氧化法,赵毅等合成了具有高氧化性的系列超价金属氧化物,并实现高效脱汞。上述研究为后续研究提供了有益的参考,但均存在不同程度的不足。

对于(1),即以O3作为氧化剂,存在需增设臭氧发生器和气格栅、发生时需高能耗、O3气体不稳定,高温下容易分解,贮存和运输困难等缺陷,增加了投资和运行费用;

对于(2),即以氯系物种为氧化剂,由于亚氯酸钠价格偏高,且为了提高脱汞效率,需增加试剂用量,从而导致运行费用增加,同时在脱除产物种有氯离子超标的危险;

对于(3),即以过氧化氢为氧化剂,虽然在试剂价格和脱除产物的无二次污染方面有一定优势,但脱汞效率偏低,无法满足排放标准;对于脉冲电晕放电法,存在明显的高能耗问题;对于尿素+KMnO4法,存在吸收剂费用高和二次锰污染问题;

而(6)采用富氧型”高活性吸收剂,存在脱汞偏低,无法满足排放标准,及现有脱除设备需改造的不足。

延伸阅读:

一文快速了解燃煤电厂脱汞技术

烟气污染防治技术之汞污染防治技术及脱汞技术

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