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燃煤锅炉烟气汞的处理工艺研究

更新时间:2019-05-23 09:47 来源:《环境与发展》 作者: 阅读:1586 网友评论0

摘要:随着社会的不断发展和进步,电力需求和供应与日俱增,使燃煤锅炉烟气汞的处理研究变得越来越重要。本文主要以燃煤锅炉烟气汞的处理工艺为论点,希望为相关专业人员提供些许帮助。

关键词:燃煤锅炉;烟气汞;处理工艺

要想保证燃煤锅炉烟气汞处理工艺良好的应用效果,要应用先进的技术和监测方法,同时还要处理好燃煤残留物中汞的二次污染问题,降低环境污染程度,维护人体健康。

1 合理应用脱汞技术

1.1 煤处理

一般来说,传统洗煤、选煤以及使用镁添加剂等是去除汞的煤处理技术构成,对于以往传统洗煤来说,可以降低煤中的灰分和硫含量,但是也可以降低煤中的汞含量,进而落实好汞减排措施。

1.1.1 洗煤技术

一般来说,煤中的汞和黄铁矿之间的关系是尤为紧密的,通过磁分离法去除黄铁矿,可将与黄铁矿结合在一起的汞去除掉。而且对于化学法和微生物法来说,也可以将汞在原煤中分离。根据相关研究可以了解到,以往传统的洗煤技术可以将煤中将近40%的汞去除掉,然而,如果应用先进的化学物理洗煤技术,对于去除原煤中的汞更是具有极大的帮助,去除率大概为65%。

1.1.2 煤添加剂

卤素添加剂可氧化金属汞,为下游设施捕获汞奠定坚实的基础。通过添加卤素化合物,比如氯盐、氯化氢以及氯化氨等,通过使用含低氯的次烟煤,可以满足燃煤锅炉烟气除汞这一需求。这些添加剂可以喷在煤上,也可以直接注入锅炉。但需要注意的是,在燃烧之前将氯化氢注入锅炉,会大大增加锅炉的腐蚀程度。而要想对腐蚀程度进行有效控制,可以在催化还原工艺中添加氯化氢。此外,在煤的热处理技术应用中,汞的挥发性比较高,在煤加热过程中,汞会在受热的情况下挥发出来。根据结果显示,在400℃的情况下,脱汞率最高可达80%。

1.2 合理应用吸附剂喷射法

现阶段,效果良好的脱汞方法就是吸附剂喷射。其中,较为成熟的吸附剂之一就是活性炭粉末。在使用吸附剂活性炭喷射技术过程中,要在空气预热器和除尘器之间喷入粉末状活性炭,不断提高烟气中吸附剂的混合效率,并延长吸附剂的停留时间。活性炭粉末吸附汞的过程结束后,活性炭会与飞灰一起被除尘器脱除。

2 利用现有烟气处理设备协同脱汞

2.1 案例分析

以某企业为例,该企业的15t/h的链条炉烟气量为20000m3/h,采用“干式静电除尘+湿法同步脱硫脱硝+湿式静电除尘”技术路线,以此来治理锅炉烟气中的污染物。在脱汞机理方面,对于烟气中的颗粒态汞,主要吸附在飞灰上,在除尘清灰过程中,静电除尘或布袋除尘器可以去除掉这部分颗粒汞。对于烟气中的Hg2+,其大多以HgCl2的形态存在,HgCl2易溶于水。而在湿式脱硫塔中,要通过钙基类物质来脱硫。采用钙基类物质对单质汞的脱硫效率进行研究,可以看出,Ca和CaO在吸附Hg2+方面具有极大的作用。此外,根据了解发现,干式静电除尘采样口排放速率为7.8×10-6kg/h,脱硫处理后采样口排放速度为7.1×10-6kg/h。由于处理前后烟气流量有着显著的区别,处理效率大都需要计算前后变化的排放速率得出。脱硫、湿法静电工艺处理效率分别为9%、52.1%。

该企业在去除掉烟气中的汞过程中,还对除尘器和脱硝装置等进行了大量应用。

静电除尘器。现阶段,通过静电除尘器,可以将烟气中固相汞去除掉,除尘效果比较显著。然而这种汞主要以颗粒态形式存在,且在燃煤中汞排放的比例也不高。一般电除尘器自身工艺具有一定的制约性,脱除效果并不是十分显著,所以电除尘器的除汞能力有待提升。

第二,脱硝设施。电厂以往原有老机组大都缺少脱硝设施。现阶段,国家对火电厂污染物控制的要求越来越严格,基本所有燃煤锅炉都已配置脱硝装置。一般来说,在脱硝工艺中,较为常见的就是SCR、SNCR等,脱硝工艺对于加强烟气中汞的氧化具有极大的作用,进而增加烟气脱硝对汞的去除率,在脱硝装置不断应用过程中,脱硝设施去除烟气中的汞的作用将会越来越显著。

2.2 利用烟气处理设备,满足协同脱汞要求

2.2.1 选择性催化还原烟气脱硝技术脱汞

燃煤锅炉中排放的NOX,是造成大气污染的主要污染物之一,具有较高的危险性。SCR是现阶段重要的脱硝工艺之一,其关键所在就是整体式块状催化剂。对于SCR脱硝工艺,主要是借助催化氧化Hg0,这对于提高Hg2+在烟气气态汞中占有的比例具有极大的作用,进而可以为下游的烟气WFGD对汞的吸收创造有利条件。根据相关实验可以发现,SCR催化剂对汞的氧化率比较高,最高可达80%左右。某电站试验测试发现,烟气通过SCR反应器以后,Hg0所占份额下降到2%~12%。还有相关试验表明:燃用高氯烟煤通过SCR后颗粒态汞显著增加,而燃用低氯烟煤的变化则不显著。在SCR过程中,汞的化学反应与煤中的Cl含量、SCR运行温度等因素之间的关联性比较高。

2.2.2 湿法静电除尘工艺

湿法静电除尘工艺对汞的处理效率比较高,湿法静电除尘装置的采样口汞的浓度为0.0042mg/m3,这与国家燃煤锅炉大气污染物的排放标准是相符合的,所以可以使用原有的烟气净化装置,借助技术整合,可以实现对汞排放的有效控制,将其保持在合理的排放标准之中。

2.3 金属和金属氧化物吸附脱汞

一般来说,Pd、Pt、Au、Ir等贵金属元素对汞的吸附能力比较强,吸附剂可以通过提高温度来发挥作用,而捕获的汞可以实现回收利用,不会出现二次污染现象。Pd/Al2O3与Pt/Al2O3等的吸附活性比较强,而且两者的脱汞效率往往随负载量的增加而增加。经过检测发现,Hg在升温以后会挥发,可以捕获进行回收利用。

一般来说,Fe2O3、MnO2等是金属氧化物脱汞吸附剂,当有H2S气体存在时,可以大大提高氧化铁吸附剂的脱汞效率。H2S在氧化铁表面可以被催化氧化为S,而S与Hg0反应生成HgS,从而将Hg0脱除。

3 结束语

总之,加强燃煤锅炉烟气汞的处理工艺是极其重要的,可以满足燃煤锅炉的排放要求,其应用和脱硫效果极其显著,进而实现电厂综合效益的最大化目标。

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