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燃煤汞排放控制技术 王书肖 清华大学环境学院 2011 年 3 月 31 日

燃煤汞排放控制技术 王书肖 清华大学环境学院 2011 年 3 月 31 日. 燃煤是大气汞排放的最重要来源. 中国大气汞排放. 煤炭燃烧过程中汞的释放与转化. 煤的种类和性质 ( 如：汞 , 氯 , 溴和灰份含量 ) 燃烧条件（燃烧器类型、燃烧温度） 烟气成分及飞灰特性 ( 如 : 碳 , 钙 , 多孔性 ) 污染控制设备（脱硫、脱硝、除尘、脱汞设施）. 燃煤汞排放的全过程控制. 燃烧前除汞 除尘 / 脱硫 / 脱硝协同除汞 专门除汞技术 多污染物协同控制技术 除汞的二次污染问题 除汞技术成本. 燃烧前除汞措施.

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燃煤汞排放控制技术 王书肖 清华大学环境学院 2011 年 3 月 31 日

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Presentation Transcript

  1. 燃煤汞排放控制技术 王书肖 清华大学环境学院 2011年3月31日

  2. 燃煤是大气汞排放的最重要来源 • 中国大气汞排放

  3. 煤炭燃烧过程中汞的释放与转化 煤的种类和性质(如：汞,氯,溴和灰份含量) 燃烧条件（燃烧器类型、燃烧温度） 烟气成分及飞灰特性 (如:碳,钙,多孔性) 污染控制设备（脱硫、脱硝、除尘、脱汞设施）

  4. 燃煤汞排放的全过程控制 • 燃烧前除汞 • 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 • 专门除汞技术 • 多污染物协同控制技术 • 除汞的二次污染问题 • 除汞技术成本

  5. 燃烧前除汞措施 • 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 中国煤炭的含汞量, mg/kg

  6. 燃烧前除汞措施 • 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 • 煤炭改质：降低10-30%的灰份，10-36%的硫和25-66%的汞

  7. 燃烧前除汞措施 • 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 • 煤炭改质：降低10-30%的灰份，10-36%的硫和25-66%的汞 • 混煤：混入烟煤提高烟气中Hg2+的含量，提高FGD的脱汞率

  8. 燃烧前除汞措施 • 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 • 煤炭改质：降低10-30%的灰份，10-36%的硫和25-66%的汞 • 混煤：混入烟煤提高烟气中Hg2+的含量，提高FGD的脱汞率 煤中氯的含量影响氧化汞水平

  9. 燃烧前除汞措施 • 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 • 煤炭改质：降低10-30%的灰份，10-36%的硫和25-66%的汞 • 混煤：混入烟煤提高烟气中Hg2+的含量，提高FGD的脱汞率 • 使用煤添加剂：添加卤素，可将除汞效率提高到80%以上 • 负面影响： • 对锅炉和大气污染控制设施的腐蚀性 • 飞灰的性质 • 卤素排放对大气环境的影响

  10. 燃煤汞排放的全过程控制 • 燃烧前除汞 • 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 • 专门除汞技术 • 多污染物协同控制技术 • 除汞的二次污染问题 • 除汞技术成本

  11. 我国燃煤锅炉汞排放测试与分析 • 基于安大略法的燃煤烟气汞排放测试与分析系统

  12. 我国燃煤锅炉汞排放测试与分析 • 基于安大略法的燃煤烟气汞排放测试与分析系统 • 赛默飞世尔燃煤烟气汞排放在线监测系统

  13. 我国燃煤锅炉汞排放测试与分析 • 开展了20余台电站锅炉和工业锅炉的烟气汞排放测试，评估了不同大气污染控制设施的协同脱汞效果

  14. 我国电厂除尘设备的协同除汞效果 • 受煤炭汞含量、灰分含量、未燃烧碳等因素影响，静电除尘系统的汞脱除率在4%～43%的范围内变化

  15. 我国电厂除尘设备的协同除汞效果 • 受煤炭汞含量、灰分含量、未燃烧碳等因素影响，静电除尘系统的汞脱除率在4%～43%的范围内变化 • 布袋除尘系统的汞脱除率可达到80%～90%

  16. 我国电厂脱硫设备的协同除汞效果 • 受烟气中氧化态汞含量的影响，湿法脱硫系统的汞脱除率在10%～77%的范围内变化 • 干法脱硫+布袋除尘系统的汞脱除率可达到64%

  17. 选择性催化还原对协同除汞效果的影响 • 提高协同除汞效果的最重要措施是使氧化汞量最大化。 • 选择性催化还原反应可使氧化汞的含量提高到80%以上，从而提高湿法烟气脱硫的脱汞效率。 SCR前 ESP前 SCR后

  18. 选择性催化还原对协同除汞效果的影响 清华大学、浙江大学等分别开展了SCR催化氧化除汞的研究 V-Ce-W/Ti系列催化剂 Ce-W/Ti系列催化剂 • 可达到95%的脱汞效率 • 低含量的Ce（Ce1-W9/Ti ）可以达到较高的脱汞效果，降低了成本，可以替代毒性高的V-W/Ti

  19. 提高除尘脱硫协同除汞效果的技术措施 • 汞脱除率与烟气中汞的氧化程度相关

  20. 燃煤汞排放的全过程控制 • 燃烧前除汞 • 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 • 专门除汞技术 • 多污染物协同控制技术 • 除汞的二次污染问题 • 除汞技术成本

  21. 专门脱汞技术：吸附剂喷射除汞 • 注入吸附剂从而吸附烟气中汞，被后续布袋或静电除尘器捕集 • 吸附剂：活性炭、活性焦、飞灰、钙基吸附剂 溴化、氯化或者碘化活性炭显著提高除汞效率

  22. 专门脱汞技术：吸附剂喷射除汞 方案1: • 在颗粒物控制设施之前注入吸附剂 方案 2: • 在颗粒物控制设施之后注入吸附剂+小型除尘器 • COHPACTM • 飞尘再利用解决方案

  23. 专门脱汞技术：吸附剂喷射除汞 • 在北美已有135套活性炭除汞系统 • 但是由于除汞成本高，仅有14家电厂运行 活性炭注入系统 活性炭储存和给料系统

  24. 燃煤汞排放的全过程控制 • 燃烧前除汞 • 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 • 专门除汞技术 • 多污染物协同控制技术 • 除汞的二次污染问题 • 除汞技术成本

  25. 多污染物协同控制技术

  26. 多污染物协同控制技术 浙江大学、中国环科院、上海交大等分别开展了相关技术的研发

  27. 燃煤汞排放的全过程控制 • 燃烧前除汞 • 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 • 专门除汞技术 • 多污染物协同控制技术 • 除汞的二次污染问题 • 除汞技术成本

  28. 二次污染问题 某燃煤电厂汞的去向和副产物中汞的浓度 燃煤 100% (229 ppb) 飞灰和石膏中汞的稳定性？ (7.04 μg/m3) SCR PC Boiler ESP WFGD 烟气30% >99% 72% 飞灰28% (一、二电场: 10%; 三～五电场: 18%) 底渣0.1% 石膏42% (6 ppb) (3404 ppb) (粗灰: 235 ppb; 细灰: 623 ppb)

  29. 二次污染问题 • 常温下飞灰的析出实验表明，飞灰中的汞是稳定的 • 烟气脱硫生成的石膏用于加工石膏板——汞的再释放？ 相当于一个电厂的大气汞排放

  30. 燃煤汞排放的全过程控制 • 燃烧前除汞 • 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 • 专门除汞技术 • 多污染物协同控制技术 • 除汞的二次污染问题 • 除汞技术成本

  31. 汞排放控制技术成本：活性炭喷射技术 • 360MW机组的投资成本案例 • Coal: PBR, 0.5%S, 0.07 ppm Hg • Variable O&M cost: $600,000/year • Fixed O&M cost: $60,000/year • By-product impact: $1,430,000/year

  32. 汞排放控制技术成本：活性炭喷射技术 • 360MW机组的投资成本案例

  33. 汞排放控制技术成本比较

  34. 谢谢！

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