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(4)脱硫设施
脱硫设施温度相对较低,有利于Hg 0 的氧化和Hg 2+的吸收,是目前去除汞最有效的净化设备。特别是在湿法脱硫系统中,由于Hg 2+ 易溶于水,容易与石灰石或石灰吸收剂反应,能去除约90%的Hg 2+ 。Hg 2+ 所占比例是影响脱硫设施对汞去除率的主要因素,因此提高烟气中Hg 2+ 的比例,将直接影响脱硫设施对汞的去除效果。在湿法脱硫系统中,洗涤液有时会使氧化态汞通过还原反应还原成元素汞,造成汞的二次污染。使用一些化学添加剂能够阻止这种情况发生。
(5)脱硝设施
选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)是两种常用的脱硝工艺。脱硝工艺能够加强汞的氧化而增加将来烟气脱硫对汞的去除率,在该工艺除汞方面具有很大的潜在能力。
3.4 国内燃煤电厂汞控制
国内尚未针对燃煤电厂汞排放制定针对性控制措施,仅依靠当前的除尘、脱硫等环保治理设施,对汞排放有一定的控制作用。例如,文献 [4] 中对300MW燃煤机组进行了研究,结果表明静电除尘器(ESP)对汞的排放有一定控制作用,经过ESP后烟气中总汞比例有所降低,49.2%的颗粒汞被除尘器除去。
但是,我国从政策层面已经对燃煤技术的汞控制提出了要求。2009年国办发[2009]61号文《国务院办公厅转发环境保护部等部门关于加强重金属污染防治工作指导意见的通知》中将汞污染防治列为工作重点;2010年5月国办发[2010]33号文《国务院办公厅转发环境保护部等部门关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》中进一步提出建设火电机组烟气脱硫、脱硝、除尘和除汞等多污染物协同控制示范工程;2011年2月国务院正式批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》以及正在编制的《“十二五”重点区域大气污染联防联控规划》都对燃煤电厂烟气汞排放控制工作做了安排,相关试点已启动。
4 美国燃煤电厂汞控制的新技术试验及案例分析
4.1 美国汞污染控制的历程
美国汞污染控制的历程见图1。
美国燃煤电厂根据“清洁天空计划”到2018 年将汞排放减少69% 的要求,开始重点解决排汞控制问题,美国能源部为此选择了8项新的排汞控制技术试验项目进行投资。美国电力科学研究院(EPRI)的专利排汞控制技术作为试验项目的一部分,在6个项目中进行试验。此外,能源部计划长期大规模地对富有发展前景的排汞控制技术进行试验,尤其在燃烧褐煤和装有较小型静电除尘器的燃煤电厂展开试验。
4.2 美国燃煤电厂汞控制
燃煤电厂炉前溴化添加剂脱汞技术就是在电厂输煤皮带上或给煤机里加入溴盐溶液,也可直接将溶液喷入锅炉炉膛。在烟气中溴离子氧化元素汞形成Hg 2+ ,脱硝装置SCR可加强元素汞和溴的氧化形成更多的Hg 2+ ,Hg 2+ 溶于水从而被脱硫装置所捕获,从而达到除汞目的。这种技术对装备了SCR和脱硫装置的燃煤电厂脱汞效果好,成本低。而且由于加入煤里的溴相对煤本身含有的氯很少,所以添加到煤里的溴盐不会对锅炉加重腐蚀。现在很多装备了SCR和WFGD的美国燃煤电厂正在测试这种脱汞技术,其中一些电厂已取得了很好的汞控制效果。
4.3 美国燃煤电厂汞控制案例分析
案例:炉前溴盐添加剂脱汞技术在某60万kW燃煤机组的应用。
在2007年底溴盐添加剂脱汞技术被应用到一台装备了脱硝装置(SCR)、静电除尘器和烟气湿法脱硫的60万千瓦燃煤机组上,锅炉烧PRB煤(Pow-der River Basin Coal,美国次烟煤),溴化钙溶液分别以4ppm、8ppm、12ppm、22ppm(溴煤比)加入煤中。22ppm溴含量相当于大约11升溴化钙溶液或19公斤溴化钙加入315吨煤里,未控制前汞的平均排放浓度为13μg/m3。锅炉喷入溴化钙溶液后脱汞效果显著(见图2)
由图2可知,在煤里加入4ppm的溴,由于溴盐添加剂产生的汞脱除率约64%,总汞控制率达80%,汞排放浓度约为2.6μg/m 3 ;如果加入12ppm的溴,由于溴盐添加剂产生的汞脱除率约76%,总汞控制率可达88%,汞排放浓度约为1.56μg/m 3 。
溴盐添加剂脱汞技术在一台装备SCR、静电除尘器和烟气湿法脱硫的60万kW燃煤机组上的应用,证明了溴化钙溶液是一种很好的汞氧化剂,利用烟气湿法脱硫装置能有效控制汞的排放。而且喷射系统简单,除汞成本低。值得注意的是被控制的汞都进入烟气湿法脱硫装置排出的石膏或排入废水里,需要二次处理。但由于除汞成本低,此技术对现今装备了SCR和湿法脱硫装置的燃煤电厂具有很好的参考价值。
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