湿法_半干法和循环流化床炉内脱硫技术的脱汞特性

0. 51
8. 43
510
0. 05
1. 61
1. 00
590
0. 433
0. 73
1. 70
875
0. 152
W ad / %
1. 83 0. 82 1. 79
A ad / %
30. 83 34. 29 29. 56
V ad / %
28. 70 13. 06 24. 75
FC, ad / %
38. 64 51. 83 43. 91
(东南大学能源与环境学院 , 南京 210096)
摘 要 : 采用国际上通用的安大略方法对两燃煤电站安装的烟气湿法脱硫装置和新式整体半干法脱硫装置前 、后 的烟气进行采样 ,并且对循环床燃煤电站 ESP前 、后的烟气进行采样 ,应用美国 EPA 标准方法测定了烟气中 Hg0、 Hg2 +和 HgP 的质量分数 ,应用全自动汞分析仪测定固体样品中的汞质量分数. 由汞平衡得出各个环节中的汞所占 的份额 ,分析了湿法 、半干法和循环床炉内燃烧脱硫技术脱除烟气中汞的特性. 结果表明 :在煤粉炉燃煤电站中 ,烟 气中的汞主要以气态汞的形态存在 ;在循环流化床锅炉燃煤电站中 ,烟气中的汞主要以颗粒态的形态存在. 通过计 算各种灰的富集因子可知 ,汞在底灰中是耗散的 ,在 DC灰 、ESP灰 、混合灰和脱硫产物中是富集的. 在脱除烟气中 汞的性能方面 ,循环床炉内燃烧脱硫技术的脱汞率分别大于新式整体半干法脱硫系统和烟气湿法脱硫系统的脱汞 率 ,且新式整体半干法脱硫系统的脱汞率大于烟气湿法脱硫系统的脱汞率.
示. 3燃煤电站燃用煤种的灰分质量分数均为 30%左 右 ,属于烟煤. 位于河北和江苏的燃煤电站燃煤硫含量 较低 ,为低硫煤 ( 0. 50% ≤wS, ad ≤0. 90% ) ,而位于山东 的燃煤电站燃煤硫含量较高 ,为中高硫煤 ( 1. 51% ≤ wS, ad ≤3. 00% ). 3燃煤电站燃用煤种汞平均质量分数 也不同 , 山东某电站燃用煤种汞质量分数为 0. 433 mg / kg,高于我国煤炭的平均汞质量分数 0. 22 mg / kg; 而其他两电站燃用煤种汞含量均低于我国煤炭的平均 汞含量 ,而且河北某电站燃用煤种汞质量分数最低 ,仅 为 0. 050 mg / kg. 3燃煤电站燃用煤种氯质量分数都比 较高 , wCl, ad ≥500 m g / kg.
1. 3 现场采样 采用 Ontario Hydro (OHM ) 方法测定烟气中的汞
质量分数 ,该方法是目前美国 EPA 唯一认定测量烟气 中汞质量分数的标准方法. 此方法不仅可以确定烟气
中的气态汞质量分数 ,而且还可以通过等速采样测定 烟气中的颗粒态汞质量分数. 该方法利用取样枪等速 地抽取含灰粒的烟气 ,在采样期间采样枪温度要保持 在 120 ℃或烟气温度下 ,见图 1. 通过玻璃纤维滤筒将
Keywords: coal2fired power p lant; mercury; wet flue gas desulphurization (W FGD ) ; sem i2dry flue gas desulphurization; furnace desulphurization in circulating fluidized bed
笔者采用美国 EPA 推荐的汞浓度现场测试分析 方法 ,对河北某燃煤电站四角切圆方式 、单炉膛 Π 型 露天布置 、固态排渣煤粉炉湿法脱硫系统 ,山东某石化 自备燃煤电站四角切圆方式 、Ⅱ型单锅筒 、Π 型布置 的固态排渣煤粉炉 N ID 半干法烟气脱硫系统和江苏
某固态排渣 、超高压循环流化床蒸汽锅炉炉内脱硫后 的 ESP前 、后烟气中的 3种形态的汞浓度进行测试 ( 3 个电厂分别编号 1, 2, 3) ,运用意大利 M ilestone公司生 产的全自动汞分析仪测定煤 、灰渣 、除尘器灰和脱硫产 物中的汞 ,通过实验测试结果比较烟气湿法脱硫系统 和 N ID 半干法脱硫系统脱除烟气中汞的性能.
电厂
1 2 3
w C, ad / %
52. 66 58. 81 61. 06
w H, ad / %
3. 83 2. 77 3. 67
wN, ad / %
1. 91 0. 70 2. 01
表 2 煤的元素分析和工业分析
w S, ad / %
wO, ad / %
wCl, ad / 10 - 6
wHg, ad / 10 - 6
1 实 验
1. 1 燃煤锅炉 测试所选取电站位于中国华北和华东 ,燃煤电站
详细信息见表 1.
表 1 所测试燃煤电站信息
电厂 机组容量 /MW
1
600
设计煤种 神华煤
污染物控制装置 W FGD + cold ESP
山东和山西
2
100
混合贫煤
N ID + ESP
3
135
混和煤种
cold ESP
1. 2 煤样分析 所选燃煤机组煤的元素分析和工业分析如表 2所
目前按照脱硫方式和产物的处理形式划分 , 烟气 脱硫一般可分为湿法 、干法和半干法 3类. 湿法烟气脱 硫具有脱硫效率高 、设备小 、投资少 、易操作 、易控制以 及占 地 面 积 小 等 优 点. 新 式 整 体 ( novel integrated desulphurization, N ID ) 半 干 法 烟 气 脱 硫 技 术 是 法 国 A lstom公司在其 120套半干法脱硫装置的基础上创造 性开发的新一代烟气干法脱硫技术. 循环流化床 (CFB ) 锅炉则是国际公认的高效洁净燃烧设备 , 由于其 独特的设计和运行条件 , 通过炉内添加石灰石等脱硫剂 , 并采用分段燃烧等技术措施可有效地控制燃煤引起的有 害气体 SO2、NOx的排放量. 目前我国燃煤电站主要采用 湿法烟气脱硫技术控制燃煤电站烟气中 SOx 的排放.
关键词 : 燃煤电站 ; 汞 ; 湿法烟气脱硫 ; 半干法烟气脱硫 ; 循环床炉内脱硫 中图分类号 : TQ534. 9 文献标志码 : A 文章编号 : 100628740 (2009) 0420368206
M ercury Rem ova l by W et, Sem i2D ry and Furnace D esulphur iza tion Technology in C ircula ting Flu id ized Bed
收稿日期 : 20082 052 26. 基金项目 : 国家重点基础研究发展计划 (973)资助项目 (2006CB200304). 作者简介 : 王运军 (1980— ) , 男 , 博士研究生 , wyj224315@ yahoo. com. cn. 通讯作者 : 段钰锋 , yfduan@ seu. edu. cn.
2009年 8月 王运军等 :湿法 、半干法和循环流化床炉内脱硫技术的脱汞特性
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汞是一种剧毒性物质 ,在大气中的停留时间很长 且很难被捕获 ,它已经受到世界各国研究者的高度重 视. 汞以不同的形态和含量存在于煤中 ,在化石燃料中 汞主要以硫化物和有机物的形态存在 ,煤中的汞质量 分数在 0. 02 ×10 - 6 ～1100 ×10 - 6. 全球汞污染主要来 自人为和自然排放两个方面 ,其中 4 /5 是人为因素造 成的. 美国 EPA 报道称 ,燃煤电站汞污染已经成为美 国最大的人为污染源 ,所占比例大约为 1 /3[ 122 ]. 2005 年美国 EPA ( environm ental p rotection agency)已经宣布 清洁空气计划 ———汞控制标准 ,该计划实施两步走战 略 ,第 1步 : 2010年美国燃煤电站汞排放量为 38 t,第 2步 : 2018 年燃煤电站汞排放量 15 t,大约为 1999 年 的 30% [3 ]. 王起超等 [4 ]的研究表明 ,我国煤炭中汞的 平均质量分数为 0. 22 mg / kg, 1978～1995年中国因燃 煤向大气排放的汞质量以每年 4. 8%的速度递增 ,已 累计排放 2 493. 8 t.
ห้องสมุดไป่ตู้
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燃 烧 科 学 与 技 术 第 15卷 第 4期
第 15卷 第 4期 2009年 8月
燃 烧 科 学 与 技 术 Journa l of Com bustion Sc ience and Technology
Vol. 15 No. 4 Aug. 2009
湿法 、半干法和循环流化床炉内脱硫技术的脱汞特性
王运军 , 段钰锋 , 杨立国 , 黄治军 , 孟素丽
WANG Yun2jun, DUAN Yu2feng, YANG L i2guo, HUANG Zhi2jun, M ENG Su2li
( School of Energy and Environment, Southeast University, Nanjing 210096, China)
Abstract: By app lying the ontario hydro method (OHM ) and the US EPA standard methods, the flue gas mercury samp ling was carried out before and after wet flue gas desulphurization and novel integrated desulphurization sem i2desulphurization, respectively, in two coal2fired power p lants. Various mercury speciations, such as Hg0 , Hg2 + and HgP in flue gas, were analyzed. The flue gas mercury samp ling before and after electrostatic p recip itator of circulating fluidized bed combustion was also done and analyzed. The solid samp les, such as coal, bottom ash, electrostatic p recip itator ( ESP) ash and desul2 phurization p roduct, were analyzed by DMA80. According to mercury balance, mercury speciation and its distribution at different locations downstream the flue gas were obtained. The research results show that mercury mainly exist in the form of gaseous state in a pulverized coal2fired power p lant, while it mainly exists in the form of particle2bound mercury in a circu2 lating fluidized bed coal2fired power p lant. Generally, mercury in the bottom ash is dissipative, while it is rich in dust col2 lector (DC) ash, ESP ash, m ixed ash and desulphurization p roduct. The circulating fluidized bed combustion furnace de2 sulphurization system shows the highest mercury removal efficiency, while the wet flue gas desulphurization system the lowest.