燃煤烟气汞污染控制技术

燃煤烟气汞污染控制技术
燃煤烟气汞污染控制技术

燃煤烟气汞污染控制技术

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田立辉 李彩亭 曾光明 高 招 罗 瑶

(湖南大学环境科学与工程学院,湖南长沙410082)

摘要 介绍了燃煤电站汞的排放状况,论述烟气中汞的存在形式以及影响其存在形式的因素。介绍当前燃煤电站汞排放控制技术的研究进展,并对各种烟气脱汞技术的特点和净化效率进行对比。最后对烟气脱汞技术的研究趋势进行了展望,提出了适合于我国国情的研究方向。

关键词 燃煤烟气 汞的存在形式 影响因素 烟气脱汞技术

3教育部科学技术研究重点项目(105126);湖南省自然科学基金项目(03JJ Y 2002);新世纪人才支持计划项目(NECT 20420769)。

0 引言

煤作为一次性能源的主要利用方式是燃烧,其燃烧产物会对环境造成严重的破坏。煤燃烧过程中生成的污染物除S O 2、NO x 和C O 2以外,还有各种形态的汞。汞及其化合物可通过呼吸道、皮肤和消化道等不同途径侵入人体,造成神经性中毒和深部组织病变,而且汞毒性具有积累性,往往需几年或十几年才有表现,所以燃煤过程中的汞污染控制问题越来越受到重视

[122]

。在我国煤炭是主要燃料能源,据统计2003年

我国燃煤电站汞排放量达到8618t ,废渣汞排放量为28194t

[3]

。可以预见,防止燃煤汞污染是21世纪电

力工业最重要的环保课题之一。1 烟气中汞的存在形式及其影响因素111 汞的存在形式

烟气中汞的存在形式主要包括3种[4]

:单质汞

(Hg 0),化合态汞(Hg +和Hg 2+)和颗粒态汞。通常而言,化合态汞易溶于水可被湿法洗涤系统所捕获而脱除

[5]

,颗粒态汞可以通过除尘器除去,所以这2种形

态的汞相对比较容易除去。而单质汞容易在大气中通过长距离的大气运输,其在大气中的平均停留时间可达半年至两年,是最难控制的形态之一。因此,对单质汞污染的控制成了当前研究的重点和难点。112 影响烟气中汞存在形式的因素

烟气中汞的存在形式对汞的脱除效率有重要影响。影响烟气中汞存在状态的主要因素包括烟气温度、烟气气氛和烟气成分等。

(1)烟气温度及烟气气氛的影响。刘迎晖[6]等人研究发现汞在氧化性气氛下,当温度>800K 时单

质汞是主要存在形式;温度<600K 时氯化汞是主要形态;在600~1000K 有少量的氧化汞生成;在温度>400K 的还原性气氛中99%的汞以单质汞的形式存在。

(2)烟气成分的影响。燃烧后烟气中含有的微

量成分对元素汞的氧化有重要影响,Laudal D L [7]

等人对不同气体组分存在条件下汞的氧化进行了研究,给出了不同气体存在时氧化态汞与元素汞的比例,见表1。

表1 不同气体组分存在条件下汞的形态分布[7]

气体组分

氧化态汞Π%

元素汞Π%

Cl 2

84181512飞灰

1109910HCl 0139917S O 2

0179913飞灰、Cl 2、S O 228157115飞灰、HCl 、S O 2

1139817NO ΠNO 2

2119719飞灰、NO ΠNO 2、Cl 278152115飞灰、NO ΠNO 2、S O 2

37116219S O 2、NO ΠNO 2、HCl

0119917飞灰、HCl 、S O 2、NO ΠNO 2、Cl 2

4617

5317

2 烟气脱汞技术

汞排放控制技术的研究目前主要集中在3个方面:燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞,其中燃烧后脱汞即烟气脱汞是目前研究的重点。烟气脱汞的方法主要有吸附剂法和化学氧化法。211 吸附剂法21111 活性炭法

在烟气中喷入活性炭是研究最为集中且最为成

8

4环 境 工 程

2008年10月第26卷第5期

熟的一种除汞方法。但是该技术运行成本相当高[8]。

目前,针对活性炭喷射技术的改进,主要是提高活性炭的吸附能力,降低活性炭用量,节省成本。经研究表明,相同条件下,注碘或注硫活性炭的吸附性能好于一般的活性炭[9]。Radisav D V[10]通过实验指出经硫氯化物浸渍后活性炭对汞的吸附能力大大提高,最高效率可达95%~98%,但是同时也增加了成本。

高洪亮[11]等研究证明,对活性炭进行FeCl

3

处理后吸附效果得到了很大的提高,有效吸附时间从65min延长到180min,改性的活性炭在经过100min 的吸附后吸附效率仍可达到75%。

21112 飞灰注入法

燃煤过程中产生的飞灰可吸附一部分气态汞[12],飞灰对汞的吸附主要通过物理吸附、化学吸附、化学反应以及三者结合的方式。将飞灰重新注入烟气中可进一步捕集汞。尽管目前学术界一致认为飞灰颗粒能捕获气相汞,但对其机理还没有很好的认识。美国Radian实验室[13]认为飞灰先吸附元素态

汞,当达到动态平衡时和烟气中的HCl、S O

2和NO x等气体之间发生复杂反应,部分元素汞被氧化,氧化态的汞可以在接下来的脱硫装置中去除,吸附元素汞的飞灰可经过除尘器除去。中试实验表明[14],在135~160℃附近,汞去除率在13%~80%。目前认为飞灰吸附主要受到温度、飞灰粒径、碳含量、烟气成分以及飞灰中无机成分对汞的催化作用等因素影响。江贻满[15]等研究证明:颗粒粒径越小,比表面越大,飞灰吸附汞的能力越强;飞灰含碳量与汞含量呈正相关关系;亚微米级颗粒物对汞的吸附不仅与其比表面积有关,而且与其比表面积的利用率有关。

21113 钙基吸附剂

钙基吸附剂如CaO、Ca(OH)

2、CaC O

3、CaS O4?2H2O等价格低廉,且已广泛用于烟气中S O2的脱除。如果钙基物质能够在烟气汞排放的控制方面也有所突破,则可作为脱除烟气中多种污染物的有效物质。研究表明[16],钙基物质如Ca(OH)2对HgCl2的吸附效

率可达到85%,CaO同样也可以很好的吸附HgCl

2

,但

是Ca(OH)

2和CaO对于单质汞的吸附效率却很低,因此需要加强钙基类物质对单质汞吸附的研究。目前主要从两方面进行尝试,一方面是增加钙类物质捕捉单质汞的活性区域,另一方面是把氧化性物质加到钙基吸附剂中。G horishi等人[17]采用第2种方法改善石灰和硅酸钙的吸附性能,结果发现改性后吸附效率

有所增加。

21114 高分子壳聚糖吸附法

壳聚糖(Chitosan,CS)又称脱乙酰几丁质、聚氨基葡萄糖、可溶性甲壳素,是一种储量极为丰富的天然碱性高分子多糖,多为虾、蟹甲壳提取物,是由甲壳素(Chitin)部分脱乙酰化衍生物[18]。它具有耐热、耐腐蚀和兼容性宽的优点,其分子中含有大量的NH

2和?OH,是重金属离子的良好吸附剂,被广泛应用[19220]。高鹏[21]研究发现壳聚糖除汞效率很高,在80℃吸附

效率达96143%,同时对S O

x和NO x有一定的脱除效果,壳聚糖吸附剂脱除汞的反应是化学反应占主导,它可以高效的脱除Hg2+和Hg单质,理论上最佳吸附反应温度为80~120℃。

212 化学氧化法

21211 光催化氧化法

光催化氧化技术,是针对现有湿法烟气脱硫(WFG D)设备中Hg2+的脱除效率较高而Hg0脱除效率甚低的现象而开发的,将Hg0氧化处理的新技术,

处理效果可达到99%[22]。其机理是:T iO

2

经过紫外

线照射后,在其表面会产生?OH,当烟气通过T iO

2的

表面时,Hg0被?OH氧化成HgO,进而被吸附在T iO

2颗粒的表面。

在模拟燃煤烟气成分的状态下,Y ing Li[23]等研

究了T iO

22SiO2在紫外线照射下对汞的去除效果,研

究表明:HCl和S O

2的存在提高了T iO22SiO2对汞的氧

化和捕集能力,H

2

O和NO的存在降低T iO22SiO2对汞

的氧化和捕集能力,NO

2的影响效果不明显。

21212 选择性催化还原法(SCR)

选择性催化还原法就是在将氮氧化物催化还原为氮气的同时,可将Hg0氧化成Hg2+,Hg2+相对更易被湿式喷淋装置脱除。Hg0被SCR装置催化氧化的效率可达80%~90%,氧化效率的高低受气体空间流速、氨的浓度和气流中氯的浓度等[24]因素影响。Machalek T[25]研究发现汞的氧化效率随气体空间流速的增大而减少,当气体空间流速由3000kmΠh增加到7800kmΠh时,汞的氧化效率从40%降低到5%。同时还有研究表明[26],汞的氧化效率随着氨浓度的增加而减小,随着气流中氯浓度的增加而增大。21213 臭氧法

利用臭氧的强氧化性将Hg0氧化成Hg2+,然后

94

环 境 工 程2008年10月第26卷第5期

通过脱硫装置和除尘装置除去。

该方法的突出优点是在氧化汞的同时可以氧化烟气中的S O

2和NO x,而且汞的氧化效率比较高。Zhihua Wang[27]研究发现,当臭氧的体积分数达到250×10-6时,模拟烟气中汞的氧化效率可达89%。在洗涤塔存在的条件下,当臭氧的体积分数达到360×10-6时,NO和S O2的去除效率可分别达到97%和100%。

综上所述,烟气脱汞技术对比见表2。

表2 烟气脱汞技术对比

方法特点

净化效率

Hg0Hg2+活性炭法汞的脱除效率高,而且能够同时脱除多种污染物,但费用高高高飞灰注入法费用低,Hg2+的脱除效率高,变废为宝,但是对Hg0脱出效果一般一般较高钙基吸收剂Hg2+的脱除效率高,费用低,可同时脱除S O2,对Hg0脱除效果不明显低较高高分子壳聚糖吸附法费用低,汞的脱除效率高,对S O2和NO有一定的去除效果,具有很好的应用前景高高光催化氧化法对汞的脱除效率高,但是现在处于初步研究阶段,如果效果好可实现脱硫、脱硝和脱汞一体化,

应用前景较好

高高

SCR法对汞的脱除效率较高,实现脱硝和脱汞一体化,是今后研究的重点较高较高臭氧法对汞的脱除效率高,可以同时脱除S O2和NO高高

3 研究展望

综上所述,活性炭吸附法对汞的去除效率最高,但是该技术运行成本高,并不适合我国国情。根据我国的经济现状,烟气脱汞技术的进一步研究可集中在:

(1)开发新型廉价高效的吸附剂取代价格昂贵的活性炭;

(2)寻找一种优良的氧化剂,提高元素汞的氧化效率;

(3)研究开发高效的催化剂,实现SCR同时脱硝脱汞。

参考文献

[1] Pavlish J,H olmes M,Bens on,et al.Application of s orbents for

mercury control for utilities burning lignite coal.Fuel Processing

T echnology,2004,85(627):5632576

[2] G uo X in,Zheng Chuguang,Jia X iaohong,et al.S tudy on mercury

speciation in pulverized coal sired flue gas.Proceedings of the CSEE,

2004,24(6):852188

[3] 任建莉,周劲松,骆仲泱,等.燃煤电站汞排放量的预测模型.动

力工程,2005,25(4):5872592

[4] Lee J Y,Ju Y,K eener T C,et al.Development of cost2effective

noncarbon s orbents for Hg0rem oval from coal2fired power plants.

Environmental Science and T echnology,2006,40:271422720

[5] 冯荣.烟气中Hg的氧化机理的研究.工程热物理学报,2002,23

(3):3842387

[6] 刘迎晖,郑楚光,游小清,等.氯元素对烟气中汞的形态和分布

的影响.环境科学学报,2001,21(1):69273[7] Laudal D L,Brown T D,N ott B R.E ffects of flue gas constituents on

mercury speciation.Fuel Processing T echnology,2000,66:1572165 [8] Brown T D,Sm ith D N,Hargis R A,et al.M ercury measurement and

its control:what we know,have learned,and need to further

investigate.Journal of the Air W aste M anagement Ass ociation,1999,

49(6):1297

[9] Dunham G E,M iller S J,Laudal D L.Investigation of s orbent

injection for mercury control in coal fired boilersΠΠFinal Report Prepared

for EPRI and DOE.G rand F orks:Energy and Environmental Research

Center,1998.

[10] Radisavd V,D ouglas P S.Vapor2phase elemental mercury ads orption

by activated carbon im pregnate with chloride and chelating agents.

Carbon,2001,(39):3214

[11] 高洪亮,周劲松,骆仲泱,等.改性活性炭对模拟燃煤烟气中汞

吸附的实验研究.中国电机工程学报,2007,27(8):26230 [12] Aurora Rubel,R odney Andrews,R olando G onzalez,et al.Ads orption

of Hg and NO x on coal by2products.Fuel,2005,84(7Π8):9112966 [13] Carey T R,Hargrove O W,Brown T D.Enhanced control of mercury

in wet FG D systemsΠΠPresented at the first joint DOE2PETC power and fuel systems contractors con https://www.360docs.net/doc/5d5028526.html,:Department of energy,

Pittsburgh,PA,1996:9211

[14] Butz J,Albiston https://www.360docs.net/doc/5d5028526.html,e of fly ash fractions from western coals for

mercury rem oval flue gas streamΠΠProceedings of the Air QualityⅡ:

M ercury,T race E lements,and Particulate M atter C on ference.

M cLean,VA,2000:425

[15] 江贻满,段钰锋,杨祥花,等.ESP飞灰对燃煤锅炉烟气汞的吸附

特性.东南大学学报,2007,37(3):4362440

[16] 郭欣,郑楚光,吕乃霞.簇模型CaO(001)面上吸附汞与氯化汞的

密度泛函理论研究.中国电机工程学报,2005,25(13):1012104

(下转第53页)

05

环 境 工 程2008年10月第26卷第5期

图3 加热器控温电路

 

系统控制程序如图4所示

图4 控制系统运行程序

3 结论

EPS 再生装置经安装调试和实际生产,其运行稳

定,温度控制符合工艺要求,所生产的产品质量良好,

颗粒大小为<3mm ×6mm 左右,可以根据实际要求调节颗粒大小,经实际检测生产效率达50~80kg Πh ,由于生产过程采用循环冷却水,因此生产过程中无水耗,大大节约生产成本。

参考文献

[1] 杜骋,杨军.聚苯乙烯泡沫(EPS )的特性及应用分析.东南大学

学报(自然科学版),2001,31(3):125

[2] 李焉,张玉川.发展EPS 泡沫塑料的新机遇.塑料,2001,30(4):

23228

[3] G iselher Beinbrech.EPS in road construction 2current situation in

G ermany.G eotextiles and G eomembranes ,1997,15:39257

[4] 王 .EPS 和XPS 在建材和公路上的应用前景广阔.中国石油

和化工,2005,(1):32234

[5] 徐雄立,柯清泉.废旧聚苯乙烯泡沫塑料的综合利用技术.现

代塑料加工应用,2001,13(3):49251

[6] 宋学君.沉淀法回收聚苯乙烯泡沫塑料的工艺研究.环境污染

治理技术与设备,2005,6(8):50252

[7] 邓星钟.机电传动控制.第三版.武汉:华中科技大学出版社,

2001:1812235

作者通信处 殷苏民 212013 江苏镇江 江苏大学机械工程学院

E 2m ail smyin @https://www.360docs.net/doc/5d5028526.html,

2008-01-08收稿

(上接第50页)

[17] G horishi S B ,S inger C F ,Sedman C.Preparation and evaluation of

m odified lime and silica 2lime s orbents for mercury vapor em ission control ΠΠEPRI 2DOE 2EPA combined

utility

air

pollution

control

sym posium.Atlanta :1999

[18] 蒋挺大.壳聚糖.北京:化学工业出版社,2001

[19] 苏海佳,贺小进,谭天伟.球形壳聚糖树脂对含重金属离子废

水的吸附性能研究.北京化工大学学报,2003,30(2):19222

[20] 郭敏杰,刘振,李梅.壳聚糖吸附重金属离子的进展.化工环保,

2004,24(4):2622265

[21] 高鹏,向军,毛金波,等.高分子化合物壳聚糖脱除燃煤烟气中

汞的实验研究.中国电机工程学报,2006,24(26):24226

[22] Pitoniak E ,Wu C Y,Londeree D ,et al.Nanostructured silica 2gel

doped with T iO 2for mercury vapor control.J.Nanopart Res.,2003,5(11):2812289

[23] Li Y ing ,Murphy Patrick ,Wu ChangY u.Rem oval of elemental mercury

from simulated

coal 2combustion flue

gas

using

a

S iO 22T iO 2

nanocom posite.Fuel Processing T echnology ,2007(10)

[24] Richards on C M ,M iller S D ,Chang C R.E ffect of NO x control

processes on mercury speciation in utility flue gas ΠΠInternational con ference on Air Quality.Crystal City :2002

[25] M achalek T ,Ramavajjala M ,Richards on M ,et al.Pilot evaluation of

flue gas mercury reactions across an SCR unit ΠΠIn Proceedings of the DOE 2EPRI 2USEPA 2AW M A C ombined P ower Plant Air P ollutant C ontrol Sym posium 2The MEG A Sym posium ,2003

[26] Eswaran S ,S tinger H G.Understanding mercury conversion in selective

catalytic reduction (SCR )catalysts.Energy Fuels ,2005,19(6):232822334

[27] W ang Zhihua ,Zhou Junhu ,Zhu Y anqun ,et al.S imultaneous rem oval

of NO x ,S O 2and Hg in nitrogen flow in a narrow reactor by oz one injection :Experimental results.Fuel Processing T echnology ,2007,4

作者通信处 李彩亭 410082 湖南长沙 湖南大学环境科学与工程学院

E 2m ail ctli @https://www.360docs.net/doc/5d5028526.html,

2007-12-10收稿

3

5环 境 工 程

2008年10月第26卷第5期

tion safety.

K eyw ords tipper mechanisms of dust production numerical simulation collecting and cleaning dust dust cleaning effect

EXPERI MENT A L RESEARCH ON HIGH TEMPERATURE GRANULAR BED FI LTER

Hao Jingzhang He Peng (28)…………………………………………………………………………………………………………………Abstract The g oal of this study was to evaluate the per formance of granular filter designed for hot gas cleaning.The effect of tem perature on the characteristic of granular bed filter for high tem perature dust rem oval was studied ,and a formula of tem perature versus dust rem oval efficiency and pressure drop was obtained.M oreover ,the experimental results were similar with those of the formula.With the increase of tem perature ,the dust 2rem oving efficiency and pressure drop w ould become higher during the process of dust 2cleaning.

K eyw ords dust 2rem oving granular bed high tem perature I NVESTIG ATION ON ENVIRONMENT A L PROTECTION OF BUI LDI N G CONSTRUCTION

Tian Jing (31)………………………………………………………………………………………………………………………………Abstract I t is done an investigation on the attitude of managing pers onnel of construction enterprise and that of residents around w orksites to environmental protection.The results show that in treatment of pollution ,building refuses are mainly incinerated or transported to a land fill site ;for construction noises ,there are no constructions at night ,anti noise walls are set up.Insu fficient supervision of environment.less input in environ 2mental protection and lack of scientific management are the main factors to pollute environment by building constructions.The relevant s olutions are proposed based on per fection of specifications and laws ,enhancement of construction management ,and im provement on construction techniques etc.

K eyw ords building construction attitude to environmental protection questionnaire

THE SI MULATION OF MASS BA LANCE AND AI DED DESIG N I N SCR FUME DENITRATION SYSTEM Du Yungui Wu Qirong Yu Yu (35)

………………………………………………………………………………Abstract SCR (selective catalyst reduction )denitration technology is one of the main fume denitration technology in thermal power plants ,whose mass balance calculation is an im portant means of guiding practice and technological design.Based on technical principle of SCR fume denitration and the experience of engineering practice ,it was explored the program for mass balance of SCR and simulated the main technological parameters of SCR system ,as well as developed the auxiliary design function of each device.

K eyw ords flue gas denitration (SCR ) mass balance program design aided design

SMO KE PURIFICATION AND ENER GY 2SAVI N G TECHNOLO GICA L TRANSFORMATION FOR CHAR GI N G CAR OF CO KE 2OVEN Chen Yingying Wang Haitao (38)

……………………………………………Abstract Sm oke purification of charging car of coke 2oven is one of the key points in coking plant sm oke purification.This paper introduces how to trans form sm oke wet purification of the charging car of coke 2oven to dry purification ,including the effects of saving energy ,water and re 2ducing noise.

K eyw ords charging car sm oke purification energy 2saving technology

COUNTERMEASURES FOR CONTROLLI N G NO X POLLUTION OF CENTRA L HEATI N G BOI L 2ERS Li Wei Ding Xiaowen Ma Wenjing et al (41)

…………………………………………………………………………Abstract The boilers with low excess air coefficient were chosen in the environmental im pact assessment of a central heating project ,mean 2while the scheme of enhancing management of boiler operation was used to control NO X emission.The low excess air coefficient of the selected boil 2

ers was lower than 1143,by which NO X emission concentration in fume could be reduced to 143mg Πm 3

.The index of NO x can meet the emission standard.

K eyw ords central heating environmental im pact assessment control of NO X pollution

THE DEVE LO PMENT OF POWER SUPPLY FOR E LECTRO ST ATIC PRECIPIT ATOR

Liu Jun Shi Jianjiang (44)…………………………………………………………………………………………………………………Abstract The power supply for an electrostatic precipitator is the key part in the electrostatic precipitator system ,and its per formance is the key factor to im prove the efficiency of the dust rem oval.The development of power supply for electrostatic precipitators is reviewed based on energy 2saving and im provement of dust rem oval efficiency.I t has three development trends ,which is from single 2phase power supply to three 2phase power supply ,from v oltage regulation under line frequency to high frequency inverting and from one power m ode to hybrid power m ode.The high frequen 2cy power supply for electrostatic precipitators is the developing trends and has the advantages of flexible control ,controlled waveform of output high v oltage and fast reaction under flashover and restart.

K eyw ords electrostatic precipitation dedust efficiency three phase high frequency high v oltage pulse

MERCURY CONTROL TECHNOLO GIES FOR COA L 2FIRED F LUE G AS

Tian Lihui Li Caiting Zeng Guangming et al (48)

(3)

E NVIRONME NT A L E NGINEERING V ol 126,N o 15,October ,2008

Abstract I t is introduced status of mercury emissions from coal 2fired power plants ,discussed the mercury speciation in flue gas and the main im pact factors in fluencing its speciation.I t is als o presented progress in mercury control technologies for coal 2fired power plants.The characteris 2tics and purification efficiency of all the technologies for mercury rem oval are com pared.Finally ,it is discussed the tendency of mercury control technologies and proposed the research direction that suits the situation of our country.

K eyw ords coal 2fired flue gas mercury speciation in fluential factors mercury control technologies of the flue gas

THE DESIG N OF FULL 2AUTOMATIC REGENERATI VE DEVICE OF EXPANDED POLYSTYRENE (EPS ) AND ITS CONTROL Lin Weijian Yin Sumin Chen Bin (51)

……………………………………………Abstract According to the characteristics of EPS and the requirements of regeneration technique ,a full 2automatic regenerator was de 2signed ,by which the foamed refuses could be converted to polystyrene granulas with a small v olume and high density.The process flow of crush 2ing ,thawing ,cooling and granula 2cutting was used for the device.According to automatic demands ,a self 2controlling system was als o developed using P LC and touchable technology.I ts automation was realize after actual debugging ,whose productivity was up to 50~80kg Πh with product meeting requirements.

K eyw ords EPS regnerative device P LC

THE STUDY ON SI MULATION MATHEMATICA L MODE L OF E LECTRO ST ATIC PRECIPIT ATOR 2BAG DUST REMOVER I N POWER PLANT Hu Manyin Zhang Ruiying (54)

…………………………………Abstract T aking a 300MW electric precipitator and the cloth sack dust rem over system as the object of study ,through researching mecha 2nism of system ,a series of corresponding mathematic simulation m odels were established ,including flue 2gas parameter m ode ,the electric precipi 2tator local design parameter m odel ,electric precipitator per formance parameter m odel ,the bag dust rem over local design parameter m odel ,the bag dust rem over per formance parameter m odel and that of total dedusting efficiency of the precipitator 2bag dust rem over etc.Based on the simulation m odels ,the simulation s oftware was designed and developed.The references for the system running ,system maintenance and pers onnel training can be provided.

K eyw ords electrostatic precipitator 2bag dust rem over mathematical m odel simulation

THE NUMERICA L STUDY ON THE CHARACTERISTICS OF I NSI DE F LOW FIE LD OF A DOWN AIR I NLET BAG FI LTER Gao Guangde Zhang Yanting (58)

……………………………………………………………Abstract The F LUE NT 613s oftware is used to simulate the inside flow field of the tw o down air inlets bag filters ,i.e.straight tube inlet and quadrangular inlet.I t is analyzed the characteristics of the inside field of tw o kinds of bag filters based on the result of numerical simulation.On the basis of which ,it is com pared the field property of the tw o kinds of bag filters ,and the simulation result may be a reference for the design of a bag 2type collector.

K eyw ords bag filter numerical simulation flow field

A NEW DUST REMOVA L METHOD TO REMOVE DUST FROM SU

B 2PACK AGI N G AND PA

C 2K AGI N G OF DRU GS Chai Yusheng Zhang Qi Zhang Heng et al (60)

……………………………………………Abstract In order to rem ove dust contamination during pharmaceutical production ,sub 2packaging and packaging ,a set of automatic de 2dusters were developed.I t could control com pletely the direction of dust flow and collect them in the fixed places.By which a separation of dust from people was realized.

K eyw ords automatic cabinet of dust rem oval purification of air circulation gravimetric method determination of inhalable particulate concentration

DESIG N OF WATER SYSTEM BA LANCE OF IRON AND STEE L I NDUSTRY

Hui K egang Wang Ling Meng Yanxiao (62)…………………………

………………………………………………………………………………Abstract I t is described that the center ,em phasis and core problems of water 2saving and pollutant reduction of iron and steel industry at present ,as well as major contents and requirements of the design of water system balance of iron and steel enterprises.I t is pointed out that mak 2ing a g ood job in quantity balance of water ,tem perature balance and suspended s olid balance is the best choice to realize water 2saving and pollut 2ant reduction of iron and steel enterprises.

K eyw ords iron and steel industry balance of water system design and research

DISCUSSION ON APERTURE 2VARIED O PENI N G METHOD OF PERFORATED DISTRI BUTI N G WATER PIPE Yang Haitao Wan Yanhua Wang Zhif ang et al (65)

……………………………………………………Abstract Aiming at the problem of the uneven distributing water and the higher energy consum ption on the per forated pipe distributing water at present ,it is analysed the feasibility of aperture 2varied opening method of per forated distributing water pipe on the basis of sharp 2edge orifice outflow principle ,and deduced the formula of hydraulic calculation of aperture 2varied opening orifice.C onsidering the actual problems in engi 2neering application ,it is als o put forward the calculation method of segment 2equidistant aperture 2varied opening on per forated pipe.A set of new schemes for the application of per forated pipe in practical project are proposed.

K eyw ords aperture 2varied per forated pipe hydraulic calculation segmental opening

4

E NVIRONME NT A L E NGINEERING V ol 126,N o 15,October ,2008

烟气汞污染及控制.

烟气汞污染及控制 1 前言 汞是煤中最易挥发的重金属元素之一,大气中的汞可以通过呼吸作用随气体进入人体,也可以沿食物链通过消化系统被人体吸收,对人体的危害极大。随着世界各国对大气中汞污染问题的日益关注,燃煤烟气中排放的汞已成为目前我国迫切需要解决的一个重大环境问题。2003 年我国人为汞排放量为250 t,其中约有39%来源于煤的燃烧[1]。2005 年我国电站燃煤锅炉气态汞总排放量约为147 t,固态汞排放量约为47 t,总汞排放量约占世界燃煤汞排放量的10%左右[2]。因此如何有效地控制燃煤过程中汞的排放已经成为一个亟待解决的问题。 2 现有烟气脱汞技术与进展 2.1 利用现有污染控制设备脱除烟气中的汞 2.1.1 利用除尘设备除去烟气中的汞 目前电厂应用的除尘设备有静电除尘器(ESP)和布袋除尘器(FF),这些除尘设备在降低颗粒物排放的同时,能够在一定程度上减少汞的污染,去除率与烟气中汞的形态、除尘器类型等因素有关。相关研究表明,ESP 能除去烟气中小于20%的汞[3]。其对汞的吸附和脱除效果与飞灰中碳含量、颗粒粒径以及吸附于其表面的其他元素的物化特性等因素有关。和ESP 相比,FF 可以捕集几乎所有颗粒粒径大于0.1μm 的尘粒,所以其对烟气中汞的脱除效果更加良好。 ESP 和FF 能够有效脱除Hg(p),但对Hg0和Hg 2的脱除率相对较

低,且脱除效果易受烟气特性的影响。因此仅仅依靠常规除尘设备来去除烟气中汞,还不能满足环境要求。目前,基于FF 或是ESP 的吸附剂喷入技术,能够有效地提高燃煤烟气中汞的脱除效率,是一种很有应用前景的脱汞方法,它主要是利用吸附剂的吸附性能,将烟气中的汞吸附在吸附剂上,然后被下游的除尘设备去除。基于FF 和ESP 的活性炭喷入技术去除烟气中汞有3 种方案[4]:(1)在除尘设备之前,直接向烟气中喷入活性炭;(2)在ESP 之后,对烟气进行喷淋冷却,然后喷入活性炭,用FF 收集吸附后的活性炭;(3)在空气预热器之后,对烟气进行喷淋冷却,然后在ESP 之前喷入活性炭。但此技术因投资费用较大且运行成本较高,电厂一般难以承受。 1.1.2 利用脱硫设备除去烟气中的汞 为了降低SO 2污染,新建电站都要安装脱硫设备,老的电站也在 逐步增加脱硫设备。这些脱硫设备在脱除硫的同时,也能够去除烟气中部分汞。L.Zhang 等[5]利用Ontario Hydro Method 方法,对中国6 家电厂的汞排放进行比较分析,发现湿法烟气脱硫(WFGD )设备对Hg +2 的脱除效率可达78%,但仅能去除烟气中3.14%的Hg 0。WFGD 的汞脱除效率与汞的形态密切相关,而烟气中Hg +2所占比例变化很大,Hg +2含量越大,WFGD 设备的汞脱除效率越大。在WFGD 脱硫过程中,脱硫浆液pH 值、温度等对烟气中汞形态的转移也有影响作用,脱硫效率变化较大。鲍静静等[6]在脱硫剂中添加4O KMn 、Fenton 试剂、Na 2S 等 添加剂来提高WFGD 设备的脱汞效率,不同添加剂的效果有所不同,其中Na 2S 效果最为显著,主要原因是由于Na 2S 会分解产生S 0、S -2,

燃煤电厂汞的排放控制要求与监测方法

V o.l1,N o.3 M ay,2011 环境工程技术学报 Journa l of Env iron m ental Eng i neer i ng T echno l ogy 第1卷,第3期 2011年5月 收稿日期:2011-02-17 基金项目:中国国电集团公司科研项目(Z200703) 作者简介:李辉(1985)),男,硕士,研究方向为燃煤电厂CO 2减排及汞监测技术,li hu i850627@1261co m 文章编号:1674-991X(2011)03-0226-06 燃煤电厂汞的排放控制要求与监测方法 李辉1,2,王强3,朱法华1,2 1.国电环境保护研究院,江苏南京210031 2.南京信息工程大学,江苏南京210044 3.南京国电环保设备有限公司,江苏南京210044 摘要:介绍了汞污染对环境、人体健康的影响与危害及燃煤电厂汞的产生和排放机理,对国内外燃煤电厂汞排放控制相关政策、排放标准进行了对比,重点介绍目前主要的烟气汞排放监测方法。其中较为成熟的烟气汞排放监测技术主要是美国国家环境保护局(U S EPA)制定的安大略法(OHM法),30A法(在线监测)和30B法(吸附采样分析法)。结合我国部分已开展燃煤电厂烟气汞监测项目的经验提出建议:参考发达国家经验,开发适合于我国燃煤电厂的汞检测标准方法及相应仪器设备,在掌握我国燃煤电厂汞排放情况的基础上制订减排目标及排放标准。 关键词:燃煤电厂;汞排放;政策与标准;监测方法 中图分类号:X51文献标识码:A DO I:1013969P.j issn.1674-991X.20111031037 The Control Requirem ents and M onitori ngM ethods forM ercury Em ission i n Coal-fired Po w er P l ants LIH u i1,2,WANG Q iang3,Z HU Fa-hua1,2 1.S tate P o w er Env i ron m enta l P ro tecti on R esearch Institute,N anji ng210031,Ch i na 2.N anji ng U n i ve rs i ty o f Infor m ati on Science and T echno l ogy,N an ji ng210044,China 3.N an ji ng G uodian Env iron m en tal P rotection Equi pment Co.L td,N anji ng210044,Ch i na Abst ract:The effect and har m o f m ercury to t h e env ironm ent and hum an hea lth,as w ell as the m echanis m o f m ercury generation and e m issi o n i n coa-l fired po w er plants,w ere i n tr oduced.The related po licy and standar ds i n China and i n deve l o ped countries w ere co m pared,and the m a i n m on itoring m ethods fo r m ercur y i n flue gas focused.The re lati v e l y m ature m onitori n g m ethods i n cluded Ontario H ydr o M ethod(OHM),30A M ethod and30B M ethod w hich w ere developed by US EPA.Co mb i n ed w ith the m on itori n g experiences i n Ch i n a,it w as suggested t h at t h e standar d m on itori n g m ethods and equ i p m ents shou l d be developed for m ercury e m issi o n i n coa-l fired po w er plants by referri n g to the experience of deve l o ped countries,and the reduction targets and e m i s sion standar ds be for m ulated based on the e m ission m on itoring data a ll over the coun try. K ey w ords:coa-l fired po w er plants;m ercury e m issi o n;po licy and standar ds;m on itoring m ethods 汞是一种重金属污染物,可通过呼吸、皮肤接触、饮食等方式进入人体,危害人体健康。汞对人体健康的危害与汞的化学形态、环境条件和侵入人体的途径、方式有关。金属汞蒸汽有高度的扩散性和较大的脂溶性,侵入呼吸道后可被肺泡完全吸收并经血液输送至全身,在器官内被氧化而对人体造成

10 郑成航-燃煤烟气污染物深度治理技术


燃煤烟气污染物深度治理技术
郑成航
浙江大学能源工程学院 能源清洁利用国家重点实验室 国家环境保护燃煤大气污染控制工程技术中心 2015年3月

2014年74城空气质量状况
2014年,74个城市中,仅海口、拉萨、舟山、深圳、珠海、福州、 惠州和昆明8个城市的细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、二 氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)和臭氧(O3)等6项污染物年均浓度均达 标。
数据来源:环保部

能源利用是造成中国大气污染的主要原因之一
?世界第一煤炭消费国,2014年消费35.1亿吨(占全球一半以上); 比2013年下降2.9%。【 2014年国民经济和社会发展统计公报】 ?世界第二石油消费国,2014年原油消费量约5.16亿吨(约10.21亿 吨煤),进口约 3.05 亿吨(约 6.11 亿吨煤),对外依存度 59.1% (超警戒线-50%) ?世界第三天然气消费国,2014年表观消费量1816亿立方米(约3.1 亿吨煤),进口595亿立方米(约1亿吨煤),对外依存度32.4%。
【注:煤炭发热量按5000大卡计算】

【来源:谢克昌院士报告】
2012年主要国家和中国一次能源消费结构

能源消费区域不均衡,重点地区煤炭消费强度高
?京津冀、长三角、珠三角等重点地区一次化石能源消费强度为全国 平均值的5.10倍、美国的 5.66倍、日本的 1.10倍,单位面积煤炭消费 强度全国平均值的4.92倍、美国平均值的15.70倍、日本的2.74倍。
一次化石能源消费强度对比
2013年均大气PM2.5浓度及空气质量 标准对比
?要使空气质量达标,必须使用全球最先进的污染控制技术,执行 比美国更严格的排放标准。

国外汞污染控制政策概况

国外汞污染控制政策概况 汞是一种对人体有害的重金属,它不会在自然环境中降解。汞可以被环境中的微生物转化为甲基汞,甲基汞又通过大鱼吃小鱼的过程延食物链逐层富集,危害人类健康。汞的危害极高,尤其是对正在发育中的大脑。汞对神经系统的损害是不可逆的。汞具有长距离迁移性,这使得汞污染成为全球性问题。研究表明,80%的汞是以蒸气的形式向大气排放的。煤的燃烧、采矿、冶炼等活动都会向大气中排放汞。它能在大气层中飘浮成千上万公里,然后进入土壤和水系。 2010年6月7日至11日,包括中国在内的一百四十多个国家的政府代表齐聚瑞典首都斯德哥尔摩,就如何控制汞污染进行政府间谈判。会议期间,各国代表就公约限汞条款发表了意见,包括汞的供应、需求、贸易、含汞产品及生产过程中的汞排放、含汞废弃物及污染场地、汞的安全储存、小型金矿开采和汞的大气排放等等。 目前世界绝大多数都开始就控制汞污染的问题而努力着,都以下特点。 一、立法 通过立法加强对汞排放和汞污染的控制很多国家都通过了管理和控制汞排放、限制汞使用和暴露的立法。一般来说,对污染物进行控制的国家立法由一个以上的法律或者“伞状”法律体系组成,由特定的管理部门来执行。由于汞污染的特点,很少有能够覆盖整个包括汞在内的化学品管理的单个法律,通常是包括几个分开的立法,由分开的部门来执行。针对汞排放,很多国家已经通过立法来规定不同类型工业源和设备向大气、水和土壤/ 地下水的最大汞允许排放量。 美国 美国汞污染控制涉及多个法案。其中的《清洁水法案》在排放许可系统的基础上确定不同行业基于技术标准的汞排放量,各产业部门据此被分配给一个特定的汞排放量。 1996年的美国国家一级饮用水规程(NPDWRs或一级标准),是法定强制性的标准,它适用于公用给水系统。一级标准限制了那些有害公众健康的及已知的

燃煤电厂的环境污染

3燃煤电厂的环境污染 3.1总括燃煤电厂的情况 燃煤电厂是能源消耗大户,具有用量大、产污量多、排污集中且影响范围大的 特点,使得燃煤电厂已成为许多地区最主要的污染源。它所涉及的环境污染物,有 生产过程中的水、气、声、渣等常规污染物;燃煤贮存、灰渣运输等过程中的无组 织排放的污染物;以及主体工程、原料输送工程占地、水源使用等方面的生态影响 和社会影响等。可以讲,一个大型电厂是一个与社会、经济、环境紧密相关的系统工 程。因此,针对燃煤电厂工程特点和污染特征,透过对影响区域内的大气、水、声、 土壤等方面调查和监测,分析电厂通过采取环保措施后环境质量状况,各项污染物 的治理情况,对其在近期和长期对自然、生态和社会环境的影响的工作显得尤为重 要。 3.2污染问题和与其他电厂的对比的方面 3.2.1烟尘排放 燃煤电厂锅炉的粉尘控制也得到了足够的重视,特别是现代化大型火电厂的静电除尘装备比较完善,大部分电厂的除尘效率已达到98%-99%,全国获此装备基本实现了烟尘达标排放。尽管火电装机容量迅速增加,但烟尘排放总量呈现下降的趋势,基本上做到了增容不增污。但现有的装备的静电除尘设备难以除去燃煤排烟中超细、超轻并易分散的粉尘。 3.2.2二氧化硫排放 2002年电力行业二氧化硫排放量为666×10 8 t,占全国工业部 门二氧化硫排放量的34.6%。目前,我国火电厂烟气中二氧化硫的排放浓度和总量 普遍超出目前的国家排放标准,火电厂二氧化硫排放尚未得到有效控制。“九五” 期间,二氧化硫排放量随装机容量的增长呈上升趋势,已成为我国电力行业实现可持续发展的制约因素。为实现对二氧化硫排放总量的控制,我国今后几年至少要新装1500×104 KW的脱硫设备。由此可见,控制二氧化硫排放的形势十分严峻。氧化硫排放量的减少主要是通过关停小火电机组和换烧低硫煤来实现。二 3.2.3氮氧化物排放 2000年全国火电机组氮氧化物排放量约为469×104t,占全国工业部门氮氧化物排放量的46.1%。火电厂烟气中氮氧化物的排放浓度和总量普遍超出目前的国家排放标准,我国燃煤

燃煤电站烟气中汞脱除与减排技术

收稿日期:2012-02-14 作者简介:张静怡(1977—),女,山西永济人,工程师,主要从事火电厂环境保护研究与咨询工作。 E-mail:zhangjingyi@https://www.360docs.net/doc/5d5028526.html, 要经过选择性催化还原(SCR )脱硝系统、除尘器和湿法烟气脱硫系统(见图2),这些现有的环保设施对汞的排放特性产生了不同的影响。 2.1SCR 脱硝系统的影响 根据美国中部某电厂采样测试结果[4],SCR 脱 硝系统对烟气中汞的总量影响不大,但是部分元素态汞经过SCR 系统后发生了很大的变化,其与图2 汞从燃煤机组中排放 Fig.2Mercury emission from coal -fired power plants

第9期 总汞量之比由43.67%下降到14.41%。根据分析,这主要是SCR脱硝系统催化剂中V2O5和TiO2产生的作用,当烟气通过催化剂层时,部分元素态汞与烟气中的酸性气体(如HCl、HF等)、氯气反应,被氧化成了氧化态汞。总之,SCR系统可以提升氧化态汞的含量,从而提高下游设备的脱汞能力。 2.2除尘器的影响 现有的除尘器分为静电除尘器(ESP)和布袋除尘器(FF)2种。在美国,静电除尘器还分为高温侧静电除尘器和低温侧静电除尘器,本文讨论的主要是低温侧静电除尘器。除尘器对汞的脱除主要是将烟气中大部分颗粒态汞捕获,同时部分氧化态汞由于吸附在细颗粒物表面也被除尘器捕获。但是除尘器对元素态汞仍然无法脱除。 根据ICR对美国84个不同燃煤电厂进行的相关检测,静电除尘器对烟煤和次烟煤烟气中汞捕获率分别为46%和16%,布袋除尘器对烟煤和次烟煤烟气中汞捕获率分别为83%和72%。 除尘器对烟煤和次烟煤的脱汞效率呈现出很大差异的原因主要是煤种不同导致煤中氯含量不同[5],煤中的氯可通过同相、异相或催化氧化等途径将烟气中的元素态汞氧化,因此煤中的氯含量越高,烟气中元素态汞的份额就会越少,除尘器的脱汞效率越高。 结合部分电厂的现场测试结果可以看出,布袋除尘器对汞脱除的能力明显高于静电除尘器。这是由于布袋除尘器几乎可以捕集0.1μm以上的尘粒,对5μm以上尘粒的捕集效率可达99%以上。而静电除尘器需通过强电场使灰尘颗粒带电,进而将其除去,因此静电除尘器对尘粒的比电阻值有很高的要求。而尘粒的比电阻值与尘粒的化学成分有很大关系,燃煤粉尘的主要成分是SiO2、Al2O3、K2O、Na2O等,SiO2和Al2O3质量分数大于85%的尘粒很难被除去[6]。 另一方面,除尘器脱除下来的飞灰中汞含量随飞灰残碳量的增加而增加[7]。这是由于烟尘中残留的碳具有吸附烟气中汞的能力,烟尘中碳含量增加,除尘设备对汞的捕获率也会增加。而在布袋除尘器中,气相中的汞与飞灰及其飞灰中含有的碳粒等固体物料之间存在更加密切的相接触。2.3脱硫系统的影响 目前大型燃煤机组的脱硫设施多为湿法脱硫系统。湿法脱硫系统能够有效去除易溶于水的氧化态汞(Hg2+),但是对元素态汞无控制作用。根据美国的测试结果,脱硫吸收塔对氯化物含量高的烟煤有脱汞效果,而对美国西部产的次烟煤则几乎无效。总体而言,原煤中的氯质量分数大于200×10-6时,湿法脱硫系统的净脱汞效率为40%~60%;氯质量分数大于400×10-6时,湿法脱硫系统的净脱汞效率大约为80%,而当氯质量分数小于100×10-6时,湿法脱硫系统的净脱汞效率为10%~20%。 另一方面,湿法脱硫系统对烟气中的氧化态汞有还原作用,可将其还原为元素态汞,这对湿法脱硫系统的脱汞效率产生了负面的影响。其原因是脱硫系统中的亚硫酸盐和亚硫酸氢盐具有还原性,能将氧化态汞还原为不溶于水的元素态汞[8]。其反应机理如下。 亚硫酸盐的氧化反应: SO32-+H2O→SO42-+2H++2e-,E0=0.2V(1)氧化汞被还原: Hg2++2e-→Hg0,E0=-0.85V(2)另外,金属离子(如铁、锰、镍、钴、锡等)也能与氧化态汞反应,使之还原[9],其反应式如下:2M2++Hg2+→Hg0+2M3+(3) 3脱汞技术 目前的脱汞技术大体分为燃烧前处理和烟气脱汞2类。 3.1燃烧前处理技术 燃煤电厂燃烧前处理技术是指添加溴化剂的脱汞技术,它是在电厂输煤皮带上或给煤机里加入溴化盐溶液,或是将溴化盐溶液直接喷入锅炉炉膛。溴化物的填加可以有效增加烟气中氧化态汞的比例,配合SCR烟气脱硝系统,可以保证进入后续设备烟气中的氧化态汞有较高的比率,从而利用下游的除尘器和湿法脱硫系统进行汞脱除。采用炉前添加溴化物的方法能够有效利用烟气湿法脱硫装置控制汞的排放,最高的脱汞效率可以达到88%。而且喷射系统简单,成本低。但是,值得注意的是被控制的汞大部分都进入烟气湿法脱硫装置的排出物—— —石膏或废水里,需要二次处理,因此其应用受到限制。 3.2烟气脱汞技术 烟气脱汞是当前商业应用的主要脱汞工艺,主要的方法是在除尘器之前喷射吸附剂,常用的吸附剂为溴化活性炭,烟气中的汞首先被活性炭上的溴化物氧化,而后再被活性炭吸附,最后在除尘器中捕集下来。除尘器可采用静电除尘器或布袋除尘器。 在这种方法中,煤中的氯含量也会对脱汞效率产生很大的影响,安装静电除尘器的机组采用活性炭喷射方法脱汞测试结果表明,随着活性炭喷射量的增加,脱汞效率随之提高;燃用 张静怡:燃煤电站烟气中汞脱除与减排技术

燃煤烟气中单质汞的净化脱除

燃煤烟气中单质汞的净化脱除 王建英,贺克雕,马丽萍 (昆明理工大学环境科学与工程学院,云南昆明650093) 摘要:总结了燃煤烟气中汞污染控制的技术原理、技术特点、研究现状及进展情况,对比了 烟气中较难脱除的单质汞(H g O )污染控制技术的优缺点,概述了烟气中单质汞脱除方法,展望了蛭石黏土类矿物对燃煤烟气中汞的吸附脱除方面的应用潜力,提出了对燃煤烟气中单质汞吸附净化的研究思路。关键词:汞;燃煤烟气;脱除中图分类号:X701文献标识码:A 文章编号:1006-8759(2007)03-0005-03 REMOVAL OF E L EMENTAL MERCUR Y FR OM COAL COMBUSTIO N FL UE GAS W ANGJian -y in g ,HE K e -diao ,M A Li -p in g (Facult y o f Envir onmental Science and En g nieerin g ,K unmin g Univ er sit y o f Science and T echnolo gy ,K unmin g 650093,China ) Abstract :In this p a p er ,the p rinci p le ,technolo g ical characteristic ,p resent condition and the p ro g ress of m ercur y from flue -g as combustion w ere summ arized.T he research m ethods and technical devel 2o p m ent H g rem oval w ere also introduced ,advanta g e and disadvanta g e of the technical for re 2 m ovin g sin g le q ualit y m ercur y (H g O )w ere com p ared ,which w as the m ost difficult com p onent to be rem oved from fuel g as.T hen the p ros p ect of m ercur y (H g O )adsorbed on cla y such as verm iculite w as p ut forw ard.T his m a y becom e a new m ethod for m ercur y p ollution control of coal combustion g as.K e y w ords :m ercur y ;coal combustion flue g as ;rem oval 图1 燃煤汞排放的迁移过程 0引言 汞是煤中一种痕量元素,在煤燃烧过程中会排入大气,对环境、人体产生极大的危害。有关汞对环境及人体的影响有相当多的文献记载[1~3]。汞经由燃煤过程的迁移、转化己成为它在生物圈内循环的一个重要途径[4](如图1所示)。 造成汞环境污染的来源主要是天然释放和人为两个方面。其中,每年燃煤汞的排放占人类活动汞排放的较大部分。以美国为例[5],美国每年汞的排放量占全世界向大气排放汞总量的3%,大约 收稿日期:2007-01-04 基金项目:云南省教育厅科学基金资助项目。 第一作者简介;王建英(1979-),女,河南商丘人,昆明理工大学硕士生,主要研究方向:大气污染控制工程。 综述与专论 能源环境保护 Ener gy Environmental Protection V ol.21,N o.3Jun.,2007 第21卷第3期2007年6 月

燃煤电厂烟气汞排放控制研究现状及进展

燃煤电厂烟气汞排放控制研究现状及进展 1燃煤电厂汞的排放 煤作为一次能源的主要利用方式是燃烧,其燃烧产物会对环境造成严重的破坏。全世界发电用煤量巨大,燃煤电厂是导致空气污染的最大污染源之一。在煤燃烧造成的污染物中,除SO2、NO X和CO2外,还有各种形态的汞排放。汞是煤中的一种有毒的重金属痕量元素,具有剧毒性、高挥发性、生物体内沉积性和迟滞性长等特点。全球每年排放到大气中的汞总量约为5000吨,其中4000吨是人为的结果,而燃煤过程的汞排放量占30%以上。由于我国一次性能源以煤炭为主,原煤中汞的含量变化范围在0.1~5.5mg/kg,煤中汞的平均含量为0.22mg/kg,是世界范围内煤中平均汞含量的1.69倍。根据相关报道,预计2010年中国电煤总需求量为16亿t,以煤炭含汞量为0. 22mg/kg,电厂平均脱汞效率为30%计, 2010年燃煤电厂汞排放量约为246. 4 t。因此燃煤所造成的环境汞污染形势不容乐观,对其排放控制不容忽视。 2 烟气中汞的存在形式及其影响因素 2.1 汞的存在形式 烟气中汞的存在形式主要包括3种:单质汞(Hg0)、化合态汞(Hg+和Hg2+)和颗粒态汞。其中单质汞(Hg0)是烟气中汞的主要存在形式。烟气中汞的存在形态对汞的脱除有重要影响。不同形态汞的物理、化学性质差异较大,如化合态汞易溶于水,并且易被烟气中的颗粒物吸附,因此易被湿法脱硫设备或除尘设备脱除。颗粒态汞也易被除尘器脱除。相反单质汞挥发性高、水溶性低,除尘或脱硫设备很难捕获,几乎全部释放到大气中,且在大气中的平均停留时间长达半年至两年,极易在大气中通过长距离大气输送形成广泛的汞污染,是最难控制的形态,也是燃煤烟气脱汞的难点。 2.2 影响汞存在形态的主要因素 2.2.1 燃煤种类的影响 燃烧所用煤种不同,烟气中汞的形态分布也不同。烟煤燃烧时,烟气中Hg2+含量较高,Hg0含量偏低;而褐煤在燃烧时,烟气中Hg0的含量却较高。褐煤燃烧所产生烟气中Hg0含量最高,亚烟煤次之,烟煤最低,如图1。 2.2.2 燃烧方式以及添加剂的影响 与司炉和链条炉相比,煤粉炉中煤粉与空气接触更加充分,燃烧效率较高,形成的烟气中气态汞含量相对较高,而留在底渣中的汞相对较少。在燃烧过程中,向炉膛内加入一定量

燃烧学论文《燃煤的污染与控制》

燃煤的污染与控制 汪汪小飞侠原创出品摘要: 煤炭是一种重要的能源, 煤燃烧引发的技术和环境问题是全世界共同面临的难题。煤燃烧机理、煤燃烧过程中污染物的形成、排放和抑制规律、新型煤燃烧技术和低费用的污染控制技术等是煤燃烧领域重点研究的内容。针对煤燃烧对大气的污染现状及污染控制技术进行了分析, 并提出了污染控制的研究方向。 关键词: 燃煤; 污染控制; 洁净煤 Coal is important primary energy, but now the world is commonly facing a difficult problem of technology and environment which results from coal combustion. Coal combustion mechanism, forming, draining off and controlling regulat ion of pollution material, new type coal combustion and cheap pollution control technology are important research contents in coal combustion field. Coal combustion on atmosphere pollution status and control technology of pollution is analyzed and the research direction of pollution control is put forward in this article. Key words: burning coal; pollution control; clean coal 一、我国煤的地位 地球上的煤炭资源相对充足,分布广泛且具有经济优势, 所以早已被作为最重要的燃料使用。我国更是如此, 煤炭作为主要能源,占到一次能源消费总量的75 %以上。尽管预测到2050 年煤炭消费比重将下降到50 % 左右, 但消费的绝对量还是呈增加趋势, 即在相当长的时期内,以煤炭为主的能源结构在我国的地位不会改变,但随着环保标准越来越严格,可再生能源的开发和利用,煤炭在能源构成中所占的比例会有所下降。中国目前已成为世界上最大的煤炭生产国,煤炭产量占世界总产量的三分之一,而且我国还是世界上煤炭出口大国,煤炭出口量占世界总出口量的11%。 二、燃烧产生的污染物 燃烧是物质剧烈氧化而发光、发热的现象,是人们利用能源的最主要方式。煤燃烧是煤炭利用的主要方式, 煤燃烧时会排出大量SOx、NOx、CO2、重金属、可吸入粉尘等有毒有害物质,还会产生噪声污染、热污染和铅污染等。它们对生态环境造成了严重的破坏,妨害着人们的健康,动植物的生长,甚至整个生态的平衡。因此必须对它们加以控制。我国煤炭的消费是直接燃烧,煤炭的直接燃烧

汞污染防治技术及脱汞技术

汞污染防治技术及脱汞技术 1燃烧前汞污染控制技术 燃烧前汞污染控制主要包括洗煤技术和煤低温热解技术? 1.1洗煤技术 煤中的汞与黄铁矿有密切的关系,利用磁分离法去除黄铁矿,同时也可以除去与黄铁矿结合在一起的汞。另外,化学方法、微生物方法等也可以将汞从原煤中分离? 1.2煤低温热解技术 由于汞的高挥发性,在煤加热的过程中,汞会由于受热而挥发出来? 2燃烧中汞污染控制技术 燃烧中控制是通过改变优化燃烧和在炉膛中喷入添加剂氧化吸附等方式,结合后续设施加以控制。通过改进燃烧方式,在降低NOx的同时,抑制一部分汞的排放,流化床燃烧方式在降低NOx排放的同时可以降低烟气中汞及其他微量重金属的排放。主要包括:循环流化床技术?低氮燃烧技术?炉膛喷吸附剂技术?添加氧化剂技术? 3燃烧后汞污染控制技术 燃烧后控制主要包括:协同控制技术?单项脱汞技术?多污染物控制技术? 3.1协同控制技术 燃煤电厂现有的脱硝装置?除尘器和脱硫装置等烟气处理设施对烟气中的汞具有一定的去除作用。烟气脱硝装置可以促进烟气中零价态的汞氧化为Hg2+,以颗粒态形式存在的汞在经过电除尘器?电袋复合除尘或袋式除尘器时可以被去除,Hg2+易于溶于湿法脱硫浆液中而被去除。湿式电除尘器?烟气循环流化床脱硫等烟气治理设施对汞及其化合物均有一定的脱除效果。 3.2单项脱汞技术 单项脱汞技术是基于现有设施改进的单项控汞技术,如改性SCR催化剂汞氧化技术?除尘器前喷射吸附剂(如活性炭?改性飞灰?其他多孔材料等)?脱硫塔内添加稳定剂?脱硫废水中加络合(鳌合)剂等技术,实现更高的汞控制效果。 3.3多污染物控制技术 多污染物控制技术是通过专门的多污染物控制技术,例如:等离子?臭氧?活性焦?有机胺?双氧水等,以及对应的脱除设施实现汞?硫?氮等多污染物联合脱除。

汞污染防治技术政策

附件5 汞污染防治技术政策 一、总则 (一)为贯彻《中华人民共和国环境保护法》等法律法规,履行《关于汞的水俣公约》,防治环境污染,保障生态安全和人体健康,规范污染治理和管理行为,引领涉汞行业清洁生产和污染防治技术进步,促进行业的绿色循环低碳发展,制定本技术政策。 (二)本技术政策所称的涉汞行业主要指原生汞生产,用汞工艺(主要指电石法聚氯乙烯生产),添汞产品生产(主要指含汞电光源、含汞电池、含汞体温计、含汞血压计、含汞化学试剂),以及燃煤电厂与燃煤工业锅炉、铜铅锌及黄金冶炼、钢铁冶炼、水泥生产、殡葬、废物焚烧与含汞废物处理处置等无意汞排放工业过程。 (三)本技术政策为指导性文件,主要包括涉汞行业的一般要求、过程控制、大气污染防治、水污染防治、固体废物处理处置与综合利用、

二次污染防治、鼓励研发的新技术等内容,为涉汞行业相关规划、污染物排放标准、环境影响评价、总量控制、排污许可等环境管理和企业污染防治工作提供技术指导。 (四)涉汞行业应优化产业结构和产品结构,合理规划产业布局,加强技术引导和调控,鼓励采用先进的生产工艺和设备,淘汰高能耗、高污染、低效率的落后工艺和设备。 (五)涉汞行业污染防治应遵循清洁生产与末端治理相结合的全过程污染控制原则,采用先进、成熟的污染防治技术,加强精细化管理,推进含汞废物的减量化、资源化和无害化,减少汞污染物排放。 (六)应按国家相关要求,健全涉汞行业环境风险防控体系和环境应急管理制度,定期开展环境风险排查评估,完善防控措施和环境应急预案,储备必要的环境应急物资,积极防范并妥善应对突发环境事件。鼓励研发汞等重金属快速及在线监测技术和设备。 二、一般要求 (七)含汞物料的运输、贮存和备料等过程应采取密闭、防雨、防渗或其他防漏散措施。

燃煤电厂的环境污染

3 燃煤电厂的环境污染 3.1 总括燃煤电厂的情况 燃煤电厂是能源消耗大户,具有用量大、产污量多、排污集中且影响范围大的 特点,使得燃煤电厂已成为许多地区最主要的污染源。它所涉及的环境污染物,有 生产过程中的水、气、声、渣等常规污染物;燃煤贮存、灰渣运输等过程中的无组 织排放的污染物;以及主体工程、原料输送工程占地、水源使用等方面的生态影响 和社会影响等。可以讲,一个大型电厂是一个与社会、经济、环境紧密相关的系统工 程。因此,针对燃煤电厂工程特点和污染特征,透过对影响区域内的大气、水、声、 土壤等方面调查和监测,分析电厂通过采取环保措施后环境质量状况,各项污染物 的治理情况,对其在近期和长期对自然、生态和社会环境的影响的工作显得尤为重 要。 3.2 污染问题和与其他电厂的对比的方面 3.2.1烟尘排放 燃煤电厂锅炉的粉尘控制也得到了足够的重视,特别是现代化大型火电厂的静电除尘装备比较完善,大部分电厂的除尘效率已达到 98%-99%,全国获此装备基本实现了烟尘达标排放。尽管火电装机容量迅速增加,但烟尘排放总量呈现下降的趋势,基本上做到了增容不增污。但现有的装备的静电除尘设备难以除去燃煤排烟中超细、超轻并易分散的粉尘。 3.2.2二氧化硫排放 2002 年电力行业二氧化硫排放量为 666×10 8 t,占全国工业部 门二氧化硫排放量的 34.6%。目前,我国火电厂烟气中二氧化硫的排放浓度和总量 普遍超出目前的国家排放标准,火电厂二氧化硫排放尚未得到有效控制。“九五” 期间,二氧化硫排放量随装机容量的增长呈上升趋势,已成为我国电力行业实现可持续发展 的制约因素。为实现对二氧化硫排放总量的控制,我国今后几年至少要新装 1500×104 KW 的脱硫设备。由此可见,控制二氧化硫排放的形势十分严峻。氧化硫排放量的减少主要是通过关停小火电机组和换烧低硫煤来实现。二 3.2.3氮氧化物排放 2000 年全国火电机组氮氧化物排放量约为 469×104t,占全国工业部门氮氧化物排放量的

脱汞综述

脱汞技术综述 摘要:中国式全球范围内汞污染最为严重的地区之一,汞在烟气及大气中的存在方式有三种:元素态汞(Hg0),氧化态汞(Hg+、Hg2+)可颗粒态汞(Hg(p)),汞的存在形式影响其去除效率,本文综述了各种汞的去除方法,详细介绍了燃烧后脱汞的方法及研究现状。 关键词:脱汞;颗粒态汞;氧化态汞;元素态汞; 1.前言 汞是煤中一种痕量元素,在煤燃烧过程中会排入大气,对环境、人体产生极大的危害。有关汞对环境及人体的影响有相当多的文献记载,燃煤锅炉作为造成环境汞污染的主要人为排放源,已经在世界范围引起广泛关注。世界范围内煤中汞含量一般在0.012-0.33mg/kg,平均汞含量约为0.13mg/kg,我国煤中汞的平均含量为0.22mg/kg,我国是一个产煤大国。 2.1汞在煤中的存在形式 煤中汞的存在形式是影响汞排放的重要因素。对于煤中汞的存在形式,许多学者都进行了研究。煤中汞的形态可分为无机汞和有机汞,煤在地质化学中被归为亲硫元素,因而煤中汞主要存在于黄铁矿(FeS2)和朱砂(HgS)中,煤中的汞主要存在于无机矿物质中。 2.2汞在烟气中的存在形式 汞脱除的有效性取决于汞的形态分布,目前认为,在煤燃烧烟气中,汞存在3中基本形态:元素态汞(Hg0),氧化态汞(Hg+、Hg2+)可颗粒态汞(Hg(p))。Hg+烟气及大气中极不稳定,极易转化为二价汞,而Hg2+易溶于水可以被湿式烟气脱硫装置脱除,Hg(p)可以通过常规的污染物控制设备去除,所以氧化态及颗粒态汞比较容易被去除。由于Hg0的高挥发性及在水中的难溶性,在大气中的平均停留时间长达半年至两年,现有的烟气净化设备很难将其去除。因此,燃煤烟气脱汞的关键就是Hg0的脱除。 1.燃烧过程的脱汞 目前燃煤烟气脱汞技术主要分为燃烧前脱汞、燃烧后脱汞以及燃烧后尾部烟气脱汞,其中燃烧后脱汞技术的研究最为广泛。 3.1燃烧前脱汞 燃烧前脱汞属于对源的控制,大大减少了汞进入燃烧过程的量,主要包括洗煤和热解技术。洗煤技术是一种简单而低成本的降低汞排放的方法,采用先进的物理化学洗煤技术,汞的脱除率可达64.5%。目前,发达国家的原煤入洗率已经达40%~100%,而我国只有22%[1],因此,我国应尽快提高原煤入洗率。热解法脱汞则是利用汞的高挥发性,在不损失碳素的温度条件下,使烟煤温和热解把汞挥发出来。比较这两种工艺,洗煤脱汞工艺相对成熟,热解脱汞工艺尚处于实验室研究阶段,有待进一步研究。 3.2燃烧中脱汞 关于燃烧中脱汞技术的研究很少,但针对其他污染物采用的一些燃烧控制技术队汞的除具有积极的作用。主要包括:流化床燃烧、低氮燃烧和炉膛喷入吸附剂法。

燃煤污染控制

燃煤污染控制 姓名:付佳敏学号:43号班级:热工二班 【摘要】论述了中国燃煤污染现状及其给大气环境、人类健康等带来的严重影响 ,剖析了造成此局 面的原因,提出了解决燃煤污染问题的技术总体上分为燃烧前、燃烧中和燃烧后三大类型。所谓燃烧前脱硫主要是指在选煤、煤的气化与液化及水煤浆制备等过程中进行脱硫;燃烧中脱硫的方式主要是通过低污染燃煤型煤等项技术来实现;而燃烧后脱硫则主要指烟气脱硫技术。 【关键词】燃煤污染控制脱硫 煤炭提供了我国75%的工业燃料,76%的发电能源,80%的民用商品能源,在我国一次能源消费结构中占有最重要地位。但由燃煤所排放的SO2,,NO X却也严重地污染了我们赖以生存的环境。尤其是在工业生产中,。另外,随着经济和社会的不断发展,燃煤的需求量仍在进一步增长,因此,SO2的排放已成为世界性公害,故而控制对SO2工农业生产及地球环境质量的污染程度,已是一项刻不容缓的任务。燃煤中NO X排放量可选用控制技术目前在工业上已成功运行的有两类,一类是改进燃烧技术减少燃烧过程NO X产生量,以采用低氮燃烧技术为宜;另一类是采用氨选择催化还原法净化燃烧尾气。削减单位NO X排放量所需费用高于SO2,,其原材料的来源也较困难。 燃烧前脱硫 煤炭洗选技术 选煤的目的是除去或减少原煤中的硫分、灰分等杂质,其技术又可分为物理法、化学法和微生物法,目前我国以物理选煤技术为主,即除去原煤中的原生态硫———黄铁矿。物理选煤技术不仅使脱硫成本远远低于燃煤设施的烟气脱硫费用,而且节能效益和社会效益增加,因此,采用煤炭洗选技术是一条经济有效的脱硫措施。所以《国家环保局“九五”计划和’2010年远景目标》中明确提出:煤炭工业要以“增产不增污”的原则目标进行测算,对于新建硫分大于 1.5% 的煤矿必须配套建设洗

燃煤电厂的环保现状报告

燃煤电厂的环保现状报告 燃煤电厂的环境问题近年来备受关注,环保部专门组织编写了《燃煤火电企业环境守法导则》、《燃煤电厂污染防治最佳可行技术指南(试行)》等专门文件,从燃煤火电行业的环境准入条件、试生产阶段环境守法、运行阶段生产守法等阶段,对燃煤电厂的环境管理工作进行了全面的指导。随着《环保法》的修订与被称为“史上最严标准”的《火电厂大气污染物排放标准》的施行,燃煤电厂所面临的环保要求更严,环保压力更大。本报告将从燃煤电厂产生的废水、废气、固体废物及噪音四个方面分别对其主要产污环节、当前法律规定与污染治理现状进行分析。 图1 燃煤火电机组主要产污环节

一、燃煤电厂的主要产污环节 燃煤电厂对于环境的影响主要表现在污染物的排放上,如图1所示,燃煤火电机组在生产过程中主要产污环节有五个: (1)煤在锅炉燃烧过程中产生的烟气,经脱硝、除尘和脱硫后由烟囱排入大气,烟气中主要污染成分包括SO2、NO X、烟尘、汞等; (2)生产系统中的各项工业废水,如锅炉补给水处理系统的酸碱废水、煤场和输煤系统冲洗水、含油废水、脱硫废水、锅炉酸洗废水、地面冲洗水、循环冷却水等,以及厂区的生活污水。如采用湿灰场,还包括冲灰水等。主要污染因子有pH、SS、石油类、COD、BOD5等。电厂水冷却系统如采用直流冷却方式,其污染还包括温排水可能造成的热污染等; (3)燃煤产生的灰、渣以及脱硫系统产生的废弃物在贮存、运输过程中产生的灰水外排、渗漏及扬尘等影响,其中污染物主要包括粉煤灰、脱硫渣、催化剂等; (4)设备运行过程中产生的机械设备类运行噪声和电器设备类磁震噪声,噪声源主要分布在汽机房、锅炉房、磨煤机、脱硫设备、各类泵房、风机等部位,此外,采用带冷却塔的循环冷却方式时,还会产生冷却塔噪声; (5)无组织排放源造成的扬尘污染等,主要包括煤场、灰场以及装卸过程中的扬尘等。 一、燃煤电厂水污染防治法律规定与现状 1、燃煤电厂水污染防治法律规定 对于燃煤电厂的污水排放,新《环保法》第四十二条、四十三条和《水污染防治法》第二十三条、二十四条都分别对水污染排放监测和排污费进行了规定,《排污费征收使用管理条例》对排污收费对象、责任等作出了明确规定;此外,《中国节水技术政策大纲》3.9.1明确规定:“大力发展和推广火力发电、钢铁、电石等工业干式除灰与干式输灰(渣)、高浓度灰渣输送、冲灰水回收利用等节水技术和设备以及冶炼厂干法收尘净化技术。”污水排放标准则应当符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)和《地表水环境质量标准》(GB3838-2002),此外,依据新《环保法》第四十四条,还应当遵守分解落实到本单位的重点污染物排放总量控制指标。 2、燃煤电厂水污染防治现状 为防治水污染,燃煤电厂在工艺过程中可以采用循环冷却水系统节水技术、气力除灰和干除渣节水技术、空冷系统节水技术、城市污水回用技术等,能大幅度减少鲜水取用量,是解决电厂水资源紧缺、防止环境污染的重要途径。对于废水,燃煤电厂废水种类多、水质差异大,一般采用分类处理的方式,通过混凝澄清、气浮、过滤、石灰处理、超滤处理、反渗透等废水处理工艺,对废水进行回收利用和达标排放。当前大部分燃煤电厂通过上述处理,能够达到污水排放的标准,甚至部分电厂已经能够实现“废水零排放”1。 二、燃煤电厂大气污染防治法律规定与现状 1、燃煤电厂大气污染防治法律规定 大气污染是燃煤电厂较为突出的污染问题,与其相关的法律规定也较为完善。《大气污染防治法》对大气污染防治作出了基本规定,要求向大气排放污染物必须达到排放标准,按照大气污染物排放总量和许可证的排放条件排放污染物,缴纳排污费等。《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》、《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》等文件中也都对燃煤电厂进行了规定。《燃煤发电机组环保电价及环保设 1参考《大唐张家口发电厂完成重大技改项目生产废水实现零排放》 https://www.360docs.net/doc/5d5028526.html,/n1180/n1226/n2410/n314349/14589057.html

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