燃煤锅炉脱汞技术研究进展

燃煤锅炉是主要的烟气汞排放源,汞大多存在于亚微米级颗粒中,其对环境和人类造成的影响不容忽视。综述了现阶段燃煤锅炉汞排放控制技术的研究进展,并对各项技术的脱汞效率、影响因素、投资成本、优缺点及应用可行性进行了分析比较。分析表明,利用现有污染物控制设备(除尘装置、脱硝装置、脱硫装置)协同脱汞比较经济有效,也是当前研究的重点;洗煤技术、燃烧方式的改进和添加燃烧附加物可作为辅助措施使用。     

300 MW燃煤锅炉机组超细颗粒聚并器的实验研究

为了解决燃煤锅炉烟气中超细颗粒难以脱除的问题,基于流体动力学原理设计了一种超细颗粒聚并器,并在300 MW燃煤锅炉机组电除尘器的前置烟道中进行了实验研究。结果表明,聚并器内部存在超细颗粒之间以及超细颗粒与大颗粒之间的相互聚集行为,从而使超细颗粒数量显著减少。例如,对于粒径在2.65和10.48 μm以下的颗粒,其体积比例在聚并器出口分别减少了56.7%和62.3%,在电除尘器出口的粉尘浓度减少了26.34 mg/Nm3,这表明,基于流体动力学原理的聚并器对超细颗粒的聚并作用明显,具有良好的应用前景。     

燃煤烟气汞污染控制技术研究进展

针对近年来的燃煤烟气汞污染控制技术的发展现状,综述了吸附脱汞和氧化脱汞技术的最新研究进展,重点介绍了活性炭吸附剂吸附脱汞技术和光催化氧化脱汞技术.鉴于活性炭吸附脱汞和光催化氧化脱汞都同时存在吸附和氧化2种反应,提出吸附—光催化脱汞技术将成为今后燃煤烟气汞污染控制的研究方向.     

燃煤电厂静电除尘器协同控制汞排放

对燃煤电厂静电除尘设备协同控制汞排放影响因素展开深入研究,主要分析除尘器前后烟气中汞形态浓度的变化情况、除尘器内部飞灰对烟气汞的吸附及SCR脱硝反应器对除尘器脱汞的影响.采用安大略法和Lumex汞分析仪分别对我国8家电厂烟气、煤和灰中汞含量进行了测试,并对某电厂SCR反应器前后飞灰汞含量进行了测试对比.     

温度对改性矿物吸附剂脱除气态汞影响

以蛭石、丝光沸石、膨润土及经改性后各物质为吸附剂,N2气氛下,在固定床实验台上进行了对烟气中单质汞脱除的实验研究,主要考察了温度的改变对改性矿物吸附剂脱除气态汞的影响。研究结果显示,膨润土、蛭石对汞的吸附基本不受温度的影响;未改性的吸附剂对汞的吸附能力均比较差;温度的提高有利于改性吸附剂对单质汞的脱除,说明改性后的吸附剂的脱汞过程以化学吸附为主;真正起作用的活性组分CeO2占据了丝光沸石的大部分表面积和空隙;丝光沸石经CuO改性前后吸附能力几乎未发生变化。     

ZnCl2法污泥含炭吸附剂对模拟烟气中气态汞的吸附

采用改进的ZnCl2学活化法制备污泥含炭吸附剂,利用EDS以及氮吸附等多种测试手段对所制得的污泥含炭吸附剂进行表征,并利用其处理模拟烟气汞污染物,实验结果表明,污泥含炭吸附剂对Hg^0吸附包括物理吸附作用和化学吸附作用,以物理吸附作用为主;随着Hg^0入口浓度的提高,污泥含炭吸附剂的Hg^0饱和吸附容量增大;随着吸附反应温度的升高污泥含炭吸附对Hg^0的吸附作用减弱;在吸附反应温度125℃,Hg^0入口浓度60．4μg／m3污泥含炭吸附剂和选定的活性炭对Hg^0吸附容量分别为81．2gg／g和53．8μg／g,污泥含炭吸附剂对Hg^0吸附作用好于选定的活性炭。     

ZnCl_2法污泥含炭吸附剂对模拟烟气中气态汞的吸附

采用改进的ZnCl2化学活化法制备污泥含炭吸附剂,利用EDS以及氮吸附等多种测试手段对所制得的污泥含炭吸附剂进行表征,并利用其处理模拟烟气汞污染物,实验结果表明,污泥含炭吸附剂对Hg0的吸附包括物理吸附作用和化学吸附作用,以物理吸附作用为主;随着Hg0入口浓度的提高,污泥含炭吸附剂的Hg0饱和吸附容量增大;随着吸附反应温度的升高污泥含炭吸附对Hg0的吸附作用减弱;在吸附反应温度125℃,Hg0入口浓度60.4 ug/m3,污泥含炭吸附剂和选定的活性炭对Hg0的吸附容量分别为81.2 ug/g和53.8 ug/g,污泥含炭吸附剂对Hg0的吸附作用好于选定的活性炭.     

锰掺杂SnO2复合材料对烟气零价汞的去除研究

燃煤电厂烟气是中国最重要的人为汞排放源之一,如何控制燃煤烟气汞排放关系着中国履行《关于汞的水俣公约》的成效。通过共沉淀法制备了锡-锰二元金属氧化物(MnO_x-SnO_2)复合材料,对其结构进行了表征,并考察了其对烟气零价汞(Hg~0)的吸附性能。结果表明,在200℃时Hg~0的去除率最高,能达到86.0%;烟气中的O_2能促进Hg~0的去除,而SO_2则抑制Hg~0的去除。MnO_x-SnO_2去除Hg~0的机理是烟气Hg~0首先被吸附在复合材料表面,被MnO_x催化氧化成Hg~(2+),一部分被表面的吸附氧捕捉从而形成HgO,一部分与锡结合形成锡汞齐。     

湿式旋流脱硫除尘一体化装置在燃煤锅炉烟气净化上的应用

某中药厂4 t/h燃煤锅炉烟气采用湿式旋流脱硫除尘一体化装置取得了良好的效果,经实际运行测定除尘率达95%,脱硫率达77%,排出的烟气均能达到排放标准.该净化装置具有旋风水膜除尘器和湿式旋流板洗涤器的双重功能,通过介绍该一体化装置的机理、设计参数和技术经济分析,为燃煤锅炉烟气的脱硫除尘提供参考.     

ZnCl2法污泥含炭吸附剂对模拟烟气中气态汞的吸附

采用改进的ZnCl₂化学活化法制备污泥含炭吸附剂,利用EDS以及氮吸附等多种测试手段对所制得的污泥含炭吸附剂进行表征,并利用其处理模拟烟气汞污染物,实验结果表明,污泥含炭吸附剂对Hg0的吸附包括物理吸附作用和化学吸附作用,以物理吸附作用为主;随着Hg0入口浓度的提高,污泥含炭吸附剂的Hg0饱和吸附容量增大;随着吸附反应温度的升高污泥含炭吸附对Hg0的吸附作用减弱;在吸附反应温度125℃,Hg0入口浓度60.4 μg/m³,污泥含炭吸附剂和选定的活性炭对Hg0的吸附容量分别为81.2 μg/g和53.8 μg/g,污泥含炭吸附剂对Hg0的吸附作用好于选定的活性炭。     

燃煤电厂典型超低排放除尘技术组合下的尘排放特性

为研究典型超低排放除尘技术组合下的尘排放特性,梳理了目前超低排放除尘技术改造的主流技术路线,归纳出典型的7种改造技术路线。依据典型的改造技术路线,选择了27台在2015—2017年完成改造的燃煤发电机组,并对其烟尘排放进行长期的连续监测,根据机组长期运行的排放表现对典型超低排放除尘技术路线的实际减排效果进行量化对比分析。结果表明,7种除尘改造技术路线均可达到控制烟尘排放浓度在10 mg·m⁻³以下的超低排放标准,其中路线6改造后尘浓度控制在2 mg·m⁻³以下。对减排效率的研究表明,各技术路线改造后的减排效率均可达到99.97%以上,计算得到机组的平均排放因子为0.025 7 kg·t⁻¹(95%置信区间0.025 4~0.026 1 kg·t⁻¹),其中路线6的排放因子最低,为0.008 6 kg·t⁻¹(95%置信区间0.008 4~0.008 8 kg·t⁻¹)。     

用于气态零价汞转化的催化剂研究

零价汞的高效去除是燃煤烟气汞污染控制过程中的关键环节。为了促进烟气中的零价汞转化为易于去除的氧化态汞,分别考察了在有HCl存在时,几种过渡金属氧化物(Cu、Fe、Mn、Co和Zr)对零价汞氧化的催化作用,以筛选出性能较好的催化组分;为提高催化剂的抗SO2性能,分别尝试了利用几种金属元素(Sr、Ce、W和Mo)对催化剂进行掺杂改性的方法。结果表明,锰氧化物的催化作用最好,其最佳使用温度在573 K左右;SO2对零价汞的催化氧化有明显抑制作用,在无SO2及1 400 mg/m3SO2时锰催化剂对零价汞催化氧化效率分别为93%和78%。而Mo改性的锰氧化物催化剂的抗硫性能大幅提高,在1 400 mg/m3SO2存在的情况下其对零价汞的催化氧化效率可达到90%以上,较其他改性元素高。     

氯化铜改性石墨相氮化碳吸附剂的脱汞性能

针对燃煤电厂汞污染物排放控制的问题, 以尿素为前驱体, 通过直接热聚合法制得绒毛状石墨相氮化碳(g-C₃N₄), 并用于低温条件下吸附脱除单质汞(Hg⁰)。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)等手段对吸附剂进行表征。结果表明:未改性g-C₃N₄具有良好的低温脱汞活性, 在120 ℃时其脱汞效率可达84.7%;CuCl₂改性可以有效提高g-C₃N₄的脱汞性能, 其脱汞效率在40~200 ℃范围内均可达到97%以上; 温度对吸附剂脱汞效率的影响较小。XPS表征测试结果表明, 铜离子和共价态氯原子均参与了单质汞的吸附脱除反应, Hg⁰被Cu²⁺离子和共价态Cl原子氧化成了Hg²⁺离子, 再吸附于g-C₃N₄表面而脱除。CO₂、SO₂和水蒸气对吸附剂脱汞效率影响较小, 但水蒸气可提高汞吸附量。     

燃煤电厂SO3排放特征及其脱除技术

通过现场实测和文献调研相结合的方式,对目前燃煤电厂SO3排放特征进行较全面的表征,排放浓度为0.3~22.7 mg·m-3,按10 mg·m-3和5 mg·m-3排放限值考核,达标率分别为89.8%、66.7%。对现有除尘、脱硫设备及新技术的SO3脱除能力进行定量分析,常规电除尘器对SO3脱除率仅为10%~20%;低低温电除尘技术可达95%以上;电袋复合除尘器可达80%以上;常规石灰石石膏湿法脱硫技术多在30%~60%,采用旋汇耦合、双托盘等技术后,SO3脱除率可达90%以上;金属板式湿式电除尘器多在50%~80%,导电玻钢管式湿式电除尘器多在60%~90%;碱基干粉或溶液喷射技术均可达到80%以上的SO3脱除效果;烟气冷凝相变凝聚技术在消除有色烟羽的同时,也具有一定的SO3脱除效果。根据不同SO3脱除技术对比结果,碱基喷射技术不仅可以实现较高SO3脱除效果,还可有效解决空预器的腐蚀、堵塞等问题,将是未来解决高浓度SO3问题的主流技术方向。     

Factors influencing concentrations of dissolved gaseous mercury (DGM) and total mercury (TM) in an artificial reservoir

The effects of various factors including turbidity, pH, DOC, temperature, and solar radiation on the concentrations of total mercury (TM) and dissolved gaseous mercury (DGM) were investigated in an artificial reservoir in Korea. Episodic total mercury accumulation events occurred during the rainy season as turbidity increased, indicating that the TM concentration was not controlled by direct atmospheric deposition. The DGM concentration in surface water ranged from 3.6 to 160 pg/L, having a maximum in summer and minimum in winter. While in most previous studies DGM was controlled primarily by a photo-reduction process, DGM concentrations tracked the amount of solar radiation only in winter when the water temperature was fairly low in this study. During the other seasons microbial transformation seemed to play an important role in reducing Hg(II) to Hg(0). DGM increased as dissolved organic carbon (DOC) concentration increased (p-value < 0.01) while it increased with a decrease of pH (p-value < 0.01).     

Relationship between the loading rate of inorganic mercury to aquatic ecosystems and dissolved gaseous mercury production and evasion

The purpose of our study was to test the hypothesis that dissolved gaseous mercury (DGM) production and evasion is directly proportional to the loading rate of inorganic mercury [Hg(II)] to aquatic ecosystems. We simulated different rates of atmospheric mercury deposition in 10-m diameter mesocosms in a boreal lake by adding multiple additions of Hg(II) enriched with a stable mercury isotope (²⁰²Hg). We measured DGM concentrations in surface waters and estimated evasion rates using the thin-film gas exchange model and mass transfer coefficients derived from sulfur hexafluoride (SF₆) additions. The additions of Hg(II) stimulated DGM production, indicating that newly added Hg(II) was highly reactive. Concentrations of DGM derived from the experimental Hg(II) additions (“spike DGM”) were directly proportional to the rate of Hg(II) loading to the mesocosms. Spike DGM concentrations averaged 0.15, 0.48 and 0.94 ng l⁻¹ in mesocosms loaded at 7.1, 14.2, and 35.5 μg Hg m⁻² yr⁻¹, respectively. The evasion rates of spike DGM from these mesocosms averaged 4.2, 17.2, and 22.3 ng m⁻² h⁻¹, respectively. The percentage of Hg(II) added to the mesocosms that was lost to the atmosphere was substantial (33–59% over 8 weeks) and was unrelated to the rate of Hg(II) loading. We conclude that changes in atmospheric mercury deposition to aquatic ecosystems will not change the relative proportion of mercury recycled to the atmosphere.     

改性竹活性炭去除汞离子

采用溴化钾、碘化钾和硫磺对竹活性炭掺杂改性,利用电感耦合等离子体发射光谱仪测定滤液中汞离子浓度,用除汞效率和吸附容量评价活性炭对溶液中汞离子的吸附性能,探讨其吸附机理。结果表明,掺杂改性明显提高了竹活性炭的除汞性能。原竹活性炭的除汞效率为78.6%,吸附容量为2.210 mg/g;经碘化钾、溴化钾和硫磺掺杂改性后的竹活性炭除汞效率分别为94.3%、93.8%和88.8%,吸附容量分别为2.830、2.813和2.663 mg/g;经溴化钾(碘化钾)和硫磺联合改性的竹活性炭对水溶液中汞离子的吸附性能性能又有提高,其中以先载硫后载溴化钾的方法除汞效果最好,除汞效率达96.6%,吸附容量为2.898 mg/g。     

利用污泥脱除燃煤电厂烟气中的汞

以废弃煤矿废水治理产生的污泥（AMD污泥）为原料,制备了烟气脱汞吸附剂,在模拟烟气-固定床平台对其吸附性能进行了研究。结果表明,AMD污泥对烟气中的单质汞（Hg0）有吸附氧化作用,吸附能力为175.6 μg·g-1,氧化率为60%~75%左右。为了进一步探索AMD污泥与烟气中汞的反应机理,将实验室合成的针铁矿作为对比试样进行研究。结果表明,AMD污泥具有结构疏松、比表面积大、晶粒尺寸为纳米级别的特点,具有很好的吸附基础;污泥表面形成的晶体缺陷有利于Hg0的催化氧化反应。     

燃煤电厂多环芳烃的生成与控制

多环芳烃 (PAHs)对人体健康的危害极大。本文综述了燃煤电厂煤燃烧过程中多环芳烃的生成机理 (直接释放、热解合成和高温缩合机理 )和影响因素 (煤种、温度、锅炉负荷、过剩空气系数、停留时间、钙硫比和一次风 /二次风比 ) ,在此基础上介绍了煤燃烧过程中多环芳烃的各种控制技术和方法     

电厂燃煤过程中汞的迁移转化及控制技术研究

讨论了近年来国内外电厂煤燃烧过程中汞的形态分布以及迁移转化规律研究的最新成果 ,并在此基础上评价了现有电站污染控制系统的脱汞性能 ,考虑到汞的排放控制 ,提出了对现有设备的可能优化措施。在分析中 ,注意到汞的易挥发性 ,认为汞排放控制应该充分考虑烟气中汞形态的迁移转化。由于氧化态汞在汞控制中有着重要作用 ,其研究将是控制电厂汞排放的关键。先进的汞排放控制技术的开发应以增强汞的氧化态为优先发展方向。