论文部分内容阅读
燃煤电厂汞排放作为人为汞排放的主要来源,已成为继烟尘、SO2、NOx之后的第四大污染物。汞污染物排放控制已成为燃煤电厂污染物控制的必要措施。随着燃煤电厂超低排放改造的实施,烟气中汞的迁移规律和排放较常规机组发生了较大变化,探究超低排放燃煤电厂汞的排放以及污染物控制装置对汞的协同脱除,对我国燃煤汞减排和环境保护具有重要意义。本文在一台配置选择性催化还原（SCR）脱硝装置,电袋复合除尘器（EFIP）,湿法烟气脱硫（WFGD）装置的350 MW超低排放燃煤电厂进行了汞排放特性的测试研究。使用Ontario Hydro Method（OHM）烟气汞取样标准方法在各污染物控制装置前后进行了烟气汞的同时取样,同时采集了煤样、底渣、除尘器灰、新鲜脱硫剂浆液、脱硫废水、脱硫石膏等样品。考察了各污染物控制装置对烟气汞的协同脱除特性,烟气汞排放特性以及燃煤电厂副产品中汞的排放特性。实验结果表明,该超低排放燃煤机组在100%MCR、85%MCR、68%MCR工况下,锅炉系统及各污染物控制装置的汞质量平衡率分别为70.18%-129.16%、75.4%-129.16%及83.67%-116.63%。燃煤机组排放的汞主要分布在烟气中,其次是EFIP飞灰、WFGD石膏及废水、炉渣之中,Hg0是烟气排放汞中的主要形态。SCR装置有利于气态Hg0向气态Hg2+及气态颗粒汞（Hgp）的转化,Hg0的转化率为46.92%-64.3%,其中最显著的就是烟气经过SCR后,烟气中Hgp浓度显著增加,Hg2+浓度减少。该现象有别于其他学者研究的颗粒汞浓度变化不大的结果,其原因可能是转化形成的Hg2+容易被烟气中的飞灰吸附,进而出现Hg2+及Hg0浓度下降、Hgp浓度激增的现象。电袋复合除尘器（EFIP）对烟气中颗粒汞（Hgp）和烟气总汞(HgT,HgT=Hg0+Hg2++Hgp)的脱除效率分别为99.95%-99.97%、43.7%-64.34%,高于常规除尘器对颗粒汞及总汞的脱除效率。这是因为EFIP综合了电除尘与布袋除尘的优势,其前级电场区除尘效率高,可除掉约80%的粉尘;其余难以捕捉的细颗粒物由布袋区收集。而电区荷电会使得荷电后的粉尘在静电力作用下在滤袋表面形成有规则、疏松的粉饼层,更有利于汞在袋区被飞灰吸附脱除。EFIP的电区与袋区飞灰中汞富集因子分别为1.7×10-3-3.8×10-3、9.4×10-3-1.28×10-2,袋区对汞的单位浓度富集量是电区的4倍之多,袋区是汞脱除的主要区域。WFGD对气态Hg2+和气态Hg0脱除率分别为17%-25%和-8.26--5.2%,对HgT的脱除率为0.05%-5.6%,表明WFGD对Hg2+具有较好的脱除效果,但对Hg0几乎没有脱除作用,还产生了Hg2+还原为Hg0的现象,导致HgT的脱除效果较差。SCR+（EFIP）+WFGD对烟气HgT的协同脱除率为60.13%-73.14%。锅炉最终排放到大气中的总汞浓度在1.8μg/m3-2.54μg/m3之间,大大低于国家规定的汞排放限值≤30 ug/m3;炉渣中汞浓度为0.005-0.014mg/kg,EFIP飞灰中汞浓度为0.13-0.216 mg/kg,石膏中汞浓度为0.019-0.063 mg/kg,脱硫废水中汞浓度为0.31-0.37mg/L。炉渣、EFIP及石膏粉中汞含量均低于GB 15618-1995中的土壤限值（0.5 mg/kg）,但脱硫废水中汞浓度远高于GB/T14848-9中的地下水限值（0.001 mg/L）。最后,基于本文研究结果提出了可再生的脱汞吸附剂、抑制WFGD浆液Hg0的再释放、以及脱硫废水中的汞深度脱除是目前燃煤电厂“汞零排放”技术的发展方向。