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燃煤鍋爐煙氣汞的處理工藝研究

摘要:隨著社會的不斷發展和進步,電力需求和供應與日俱增,使燃煤鍋爐煙氣汞的處理研究變得越來越重要。本文主要以燃煤鍋爐煙氣汞的處理工藝為論點,希望為相關專業人員提供些許幫助。

關鍵詞:燃煤鍋爐;煙氣汞;處理工藝

要想保證燃煤鍋爐煙氣汞處理工藝良好的應用效果,要應用先進的技術和監測方法,同時還要處理好燃煤殘留物中汞的二次污染問題,降低環境污染程度,維護人體健康。

1 合理應用脫汞技術

1.1 煤處理

一般來說,傳統洗煤、選煤以及使用鎂添加劑等是去除汞的煤處理技術構成,對于以往傳統洗煤來說,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,進而落實好汞減排措施。

1.1.1 洗煤技術

一般來說,煤中的汞和黃鐵礦之間的關系是尤為緊密的,通過磁分離法去除黃鐵礦,可將與黃鐵礦結合在一起的汞去除掉。而且對于化學法和微生物法來說,也可以將汞在原煤中分離。根據相關研究可以了解到,以往傳統的洗煤技術可以將煤中將近40%的汞去除掉,然而,如果應用先進的化學物理洗煤技術,對于去除原煤中的汞更是具有極大的幫助,去除率大概為65%

1.1.2 煤添加劑

鹵素添加劑可氧化金屬汞,為下游設施捕獲汞奠定堅實的基礎。通過添加鹵素化合物,比如氯鹽、氯化氫以及氯化氨等,通過使用含低氯的次煙煤,可以滿足燃煤鍋爐煙氣除汞這一需求。這些添加劑可以噴在煤上,也可以直接注入鍋爐。但需要注意的是,在燃燒之前將氯化氫注入鍋爐,會大大增加鍋爐的腐蝕程度。而要想對腐蝕程度進行有效控制,可以在催化還原工藝中添加氯化氫。此外,在煤的熱處理技術應用中,汞的揮發性比較高,在煤加熱過程中,汞會在受熱的情況下揮發出來。根據結果顯示,在400℃的情況下,脫汞率最高可達80%

1.2 合理應用吸附劑噴射法

現階段,效果良好的脫汞方法就是吸附劑噴射。其中,較為成熟的吸附劑之一就是活性炭粉末。在使用吸附劑活性炭噴射技術過程中,要在空氣預熱器和除塵器之間噴入粉末狀活性炭,不斷提高煙氣中吸附劑的混合效率,并延長吸附劑的停留時間。活性炭粉末吸附汞的過程結束后,活性炭會與飛灰一起被除塵器脫除。

2 利用現有煙氣處理設備協同脫汞

2.1 案例分析

以某企業為例,該企業的15t/h的鏈條爐煙氣量為20000m3/h,采用干式靜電除塵+濕法同步脫硫脫硝+濕式靜電除塵技術路線,以此來治理鍋爐煙氣中的污染物。在脫汞機理方面,對于煙氣中的顆粒態汞,主要吸附在飛灰上,在除塵清灰過程中,靜電除塵或布袋除塵器可以去除掉這部分顆粒汞。對于煙氣中的Hg2+,其大多以HgCl2的形態存在,HgCl2易溶于水。而在濕式脫硫塔中,要通過鈣基類物質來脫硫。采用鈣基類物質對單質汞的脫硫效率進行研究,可以看出,CaCaO在吸附Hg2+方面具有極大的作用。此外,根據了解發現,干式靜電除塵采樣口排放速率為7.8×10-6kg/h,脫硫處理后采樣口排放速度為7.1×10-6kg/h。由于處理前后煙氣流量有著顯著的區別,處理效率大都需要計算前后變化的排放速率得出。脫硫、濕法靜電工藝處理效率分別為9%52.1%

該企業在去除掉煙氣中的汞過程中,還對除塵器和脫硝裝置等進行了大量應用。

靜電除塵器。現階段,通過靜電除塵器,可以將煙氣中固相汞去除掉,除塵效果比較顯著。然而這種汞主要以顆粒態形式存在,且在燃煤中汞排放的比例也不高。一般電除塵器自身工藝具有一定的制約性,脫除效果并不是十分顯著,所以電除塵器的除汞能力有待提升。

第二,脫硝設施。電廠以往原有老機組大都缺少脫硝設施。現階段,國家對火電廠污染物控制的要求越來越嚴格,基本所有燃煤鍋爐都已配置脫硝裝置。一般來說,在脫硝工藝中,較為常見的就是SCRSNCR等,脫硝工藝對于加強煙氣中汞的氧化具有極大的作用,進而增加煙氣脫硝對汞的去除率,在脫硝裝置不斷應用過程中,脫硝設施去除煙氣中的汞的作用將會越來越顯著。

2.2 利用煙氣處理設備,滿足協同脫汞要求

2.2.1 選擇性催化還原煙氣脫硝技術脫汞

燃煤鍋爐中排放的NOX,是造成大氣污染的主要污染物之一,具有較高的危險性。SCR是現階段重要的脫硝工藝之一,其關鍵所在就是整體式塊狀催化劑。對于SCR脫硝工藝,主要是借助催化氧化Hg0,這對于提高Hg2+在煙氣氣態汞中占有的比例具有極大的作用,進而可以為下游的煙氣WFGD對汞的吸收創造有利條件。根據相關實驗可以發現,SCR催化劑對汞的氧化率比較高,最高可達80%左右。某電站試驗測試發現,煙氣通過SCR反應器以后,Hg0所占份額下降到2%~12%。還有相關試驗表明:燃用高氯煙煤通過SCR后顆粒態汞顯著增加,而燃用低氯煙煤的變化則不顯著。在SCR過程中,汞的化學反應與煤中的Cl含量、SCR運行溫度等因素之間的關聯性比較高。

2.2.2 濕法靜電除塵工藝

濕法靜電除塵工藝對汞的處理效率比較高,濕法靜電除塵裝置的采樣口汞的濃度為0.0042mg/m3,這與國家燃煤鍋爐大氣污染物的排放標準是相符合的,所以可以使用原有的煙氣凈化裝置,借助技術整合,可以實現對汞排放的有效控制,將其保持在合理的排放標準之中。

2.3 金屬和金屬氧化物吸附脫汞

一般來說,PdPtAuIr等貴金屬元素對汞的吸附能力比較強,吸附劑可以通過提高溫度來發揮作用,而捕獲的汞可以實現回收利用,不會出現二次污染現象。Pd/Al2O3Pt/Al2O3等的吸附活性比較強,而且兩者的脫汞效率往往隨負載量的增加而增加。經過檢測發現,Hg在升溫以后會揮發,可以捕獲進行回收利用。

一般來說,Fe2O3MnO2等是金屬氧化物脫汞吸附劑,當有H2S氣體存在時,可以大大提高氧化鐵吸附劑的脫汞效率。H2S在氧化鐵表面可以被催化氧化為S,而SHg0反應生成HgS,從而將Hg0脫除。

3 結束語

總之,加強燃煤鍋爐煙氣汞的處理工藝是極其重要的,可以滿足燃煤鍋爐的排放要求,其應用和脫硫效果極其顯著,進而實現電廠綜合效益的最大化目標。

 

摘自《環境與發展》   

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