脱汞设备及优化措施

燃煤烟气净化在发达g家有严格的要求,在烟气排放之前,不仅需要经过高效除尘装置,还要经过各种烟气脱硫和脱氮设备以去除大气污染物。研究表明,运用这些污染控制设施能有效地减少在燃煤过程中的汞释放量。如果要提高脱除效率,还必须对现有的污染控制装置进行适当改造,以便满足控制要求。除尘控制单元、有害气体控制单元是现有电厂大气污染物控制设备中的主要脱汞单元汞。随着燃煤电厂逐步配备烟气脱硫及选择性催化还原脱销系统,利用常规污染物控制设备实现汞的高效脱除成为了一种极具竞争力汞排放控制方法。

1、除尘控制单元

现有电除尘器的除尘效率一般可以达到99%以上。这样,烟气中的固相汞可同时得到脱汞。但是一般认为,颗粒形式存在的汞所占煤燃烧中汞总排放量的比例小于5%,如果在炉内高温下,这个比例还要小的多,并且这部分汞大多数存在于亚微米级的颗粒中,一般电除尘器对这种粒径范围的颗粒的脱除效率很低,所以说,电除尘器的除汞能力有限。而对冷侧电除尘器而言,烟气经过省煤器,其温度得到了降低,在烟气冷却的过程中,汞经历了一系列物理和化学变化,其中部分凝结在了飞灰颗粒表面上,相比热测除尘器,冷侧电除尘器用于脱除固相的汞更为有效,可以获得大约37%以上的脱汞效率。有关研究也有力的证实了这一结论。此外,试验还发现,当烟气通过除尘器时,大约5%的Hg0在飞灰中某些金属氧化物的催化氧化下转化成为Hg2+,这对于汞在脱硫系统中的脱除很有利。布袋除尘器(PP)通常是用来脱除具有高比电阻的粉尘和微细粉尘的,尤其是在脱除微细粉尘方面有独特的效果,成为我国未来发展和应用的又一个较新的除尘技术,加上部分微颗粒上可以富集大量的汞,所以布袋除尘器在脱除离子汞和元素汞方面有很大的潜力。

2、有害气体控制单元

由于Hg2+比较容易溶于水,并且烟气脱硫系统的温度比较低,所以利于元素汞的氧化以及二价汞的吸收,让其富集到飞灰颗粒表面,在湿式烟气脱硫系统中,无论是用石灰还是石灰石作为吸收剂,都可除去85%以上甚z是全部的Hg2+,但是对Hg0没有明显的脱除效果。由平均数据可以看出,干法脱硫系统的脱汞效率一般处于35%~85%之间。此外,有关研究还证实,烟气脱硫系统的脱汞效率会随着入口烟气中汞的形态的变化而变化,对于入口烟气的氧化态汞含量比较高的电厂,汞的排放要比入口烟气中的元素态汞含量较少的电厂少。要注意的是,在湿法脱硫系统中,由于洗涤液中少量的氧化态汞可通过还原反应而被还原成元素汞,所以烟气脱硫系统的出口在短时间内会出现元素汞的浓度峰值,该反应平衡要几天的时间才能够达到。

已经发现在燃用烟煤及无烟煤的电厂,应用SCR工艺,可以使出口烟气中氧化汞的含量增加35%,这有利于提高烟气脱硫系统的脱汞效率。在燃煤电厂,如果除尘、脱硫、脱销等控制装置同时运行,其联合脱汞的效率可以高达90%。大量研究表明改性SCR催化剂可以促进汞的氧化。虽然现有商业SCR催化剂已在工业上成功应用,但是它们仍存在一些缺陷,新型的改性催化剂将来很可能替代现有的SCR催化剂。探索性的研究该类催化氧具有重要的科学意义和时间价值。

V2O5、Fe2O3、CuO、Cr2O3、Mn2O3、NiO和MoO3等金属氧化物被广泛研究并应用于SCR脱销以及汞催化氧化,其中,V2O5作为商业SCR催化剂的活性组分具有很强的催化活性。然而,钒基催化剂的温度窗口较窄,只y在较高温度下(280~350℃)才具有强的活性,因此该催化剂必须置于除尘装置以前。长q暴露于高浓度的飞灰环境使得该催化剂容易中毒失效。另外,V2O5是一种剧毒物质,在催化剂生产、使用过程中容易对人类及环境造成危害。中南大学开发了一种具有低温活性、环境友好的金属氧化物CeO2改性SCR催化剂,取得较好的效果。研究者采用c声波增强的浸渍法合成了CeTi催化剂,在固定床上研究了CeTi催化剂对模拟燃煤烟气中汞的氧化。合成的CeTi催化剂可以高效氧化模拟燃煤烟气中的汞,CeTi催化剂上汞的氧化效率可达90%以上。CeTi催化剂上汞的氧化遵循Langmuir-Hinshelwood机制,形成氧化态的汞。催化剂添加TiO2后,Ti4+可以进入CeO2晶体内部,增强了铈基催化剂对SO2的抵抗力。

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脱汞技术的发展前景

虽然现有的污染控制装置能较好的除去氧化态汞,但对元素汞却没有太好的效果,所以元素态汞的脱除是开发新脱汞技术的主要方向。对于元素态汞,添加吸收剂吸收或者吸附气态元素汞是目前...