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【技术大全】烟气脱汞技术全解析

2016-08-09 10:45来源:能源转换者关键词:脱汞烟气脱汞汞污染收藏点赞

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活性炭吸附是使用较早,也较成熟的技术,主要有2种利用方式。一种是在除尘装置前喷入活性炭,另一种是采用活性炭吸附床。美国能源部(DOE)的测试结果发现,活性炭吸附作用受到了烟气成分和温度的显著影响。

现在应用较多的是想烟气中喷如粉末状活性炭(PAC),吸附汞后由其下游的除尘器出去。但成本过高。相比活性炭,其他一些来源广泛、价格低廉的吸附剂备受研究者的关注,包括钙基类(CaCO3、CaO、Ca(OH)2、CaSO4˙2H2O 等)、矿物类(沸石、矾土、蛭石、膨润土等)、金属及其氧化物类(贵金属、TiO2、Fe2O3)、生物质类和飞灰等。

汞作为煤中一种痕量元素,在燃煤过程中,大部分随烟气排入大气,进入生态环境的汞会对环境、人体产生长期危害。烟气中的汞主要以两种形式存在:单质汞和二价汞的化合物。

单质汞具有熔点低、平衡蒸气压高、不易溶于水等特点,与二价汞化合物相比更难从烟气中除去。汞的毒性以有机化合物的毒性最大,大量的汞通过干沉降或湿性沉降使甲基汞侵入沉降污染水体。汞能使细胞的通透性发生变化,破坏细胞离子平衡,抑制营养物质进入细胞,导致细胞坏死。汞能在鱼类和其他生物体内富集后循环进入人体,对人类造成极大危害,并对植物产生毒害,导致植物叶片脱落、枯萎。由于汞在大气中的停留时间很长,毒性也大。

我国各省煤中的汞的平均含量为0.22mg/kg,可见我国燃煤中汞含量普遍偏高,汞在煤中处于富集状态。汞的熔点为-38.87℃,在常温下具有很强的挥发性,这使它在燃煤过程中与其他微量元素有着不同的化学行为。在燃煤电厂中,原煤首先进入制粉系统。煤在破碎的过程中产生热量,一部分汞从煤中挥发出来。煤粉进入炉膛燃烧,高温将煤中的汞气化成气态汞(即单质汞,Hg0),随着燃烧气体的冷却,气态汞与其他燃烧产物相互作用产生氧化态汞(Hg2+)和颗粒态汞。

经过燃烧后,一部分汞伴随着灰渣的形成,直接存留于飞灰和灰渣中;另一部分汞在很高的火焰温度(超过1400℃)下,随着煤中含汞物质的分解,以单质形态释放到烟气中。飞灰中汞占23.1%~26.9%,烟气中汞占56.3%~69.7%,进入灰渣的汞仅占约2%。因此,控制燃煤汞污染,关键是控制烟气中的汞向大气中排放。

汞污染的控制方式主要分为燃烧前脱汞、燃烧中脱汞、燃烧后尾部烟气脱汞。目前,国内外对于燃烧中脱汞的研究较少,主要是利用改进燃烧方式,在降低NOx排放的同时,抑制一部分汞的排放。上一篇介绍了燃烧后尾部烟气脱汞的技术,这篇介绍一下燃烧前脱汞技术。这就是传说中的倒叙吧。

洗煤和煤的热处理是减少汞排放简单而有效的方法。传统的洗煤方法可洗去不燃性矿物原料中的一部分汞,但是不能洗去与煤中有机碳结合的汞。这样只能是将煤中的汞转移到了洗煤废物中,但这对减少烟气中的汞还是有积极意义的。在洗煤过程中,平均51%的汞可以被脱除。

由于汞具有高挥发性,在煤热处理的过程中,汞会受热挥发出来。对热处理脱汞技术研究表明在400℃下可以达到最高80%的脱汞率。然而,在400℃下也发生了煤的热分解,导致挥发性物质的减少,煤的发热量也有很大的降低。热处理脱汞技术还处于实验室阶段,有待进一步研究,这里说了也白说。

原标题:烟气脱汞技术简介(1)
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