美國燃煤火力發(fā)電廠汞控制技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

1、.：.；美國燃煤火力發(fā)電廠汞控制技術(shù)的開展及現(xiàn)狀一、引言 汞是一種地方性、區(qū)域性和全球性的污染物，危害人體安康。研討闡明，汞與胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)先天缺陷、兒童言語和運動才干發(fā)育緩慢、兒童自閉癥、成年人心血管疾病，包括心臟病發(fā)作等有關(guān)聯(lián)。減少汞排放有利于人類安康和環(huán)境。 汞可以經(jīng)過多種渠道進入大氣，包括自然過程如火山迸發(fā)和人為活動如電廠燃煤，如今電廠燃煤曾經(jīng)成為美國最大的人為汞污染源。美國及歐洲國家對工業(yè)汞排放控制閱歷闡明，減少汞的排放會迅速和有效地降低食物鏈中的汞量，進而減少人類對汞的攝入，防止由此而產(chǎn)生的病變和危害。經(jīng)過控制燃煤電廠汞排放將顯著地降低生物群中汞，加強公眾的安康。 二、美國汞控制

2、的立法和技術(shù)開展歷程 美國最早大規(guī)模對工業(yè)上的汞排放控制開場于20世紀(jì)90年代初，主要針對的是醫(yī)藥廢物焚化爐及城市渣滓熄滅爐。從圖1中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以看出，經(jīng)過采用汞控制技術(shù)，美國人為汞的排放已從1990年的220噸/年降到了1999年的120噸/年?，F(xiàn)今美國最大的汞排放源為燃煤火力發(fā)電廠。 1999年經(jīng)過10年的研討,克林頓時期的環(huán)保署以為對火力發(fā)電廠進展汞的控制是“正確和必需的，方案在2007年到達90%的汞控制率。布什政府廢除了這個方案，并在2005年6月制定了清潔空氣汞法規(guī)“cleanairmercuryrule，方案在2021年到達20%的汞控制率,并可以買賣；最終于2021年到達70

3、%的汞控制率。這個法規(guī)相比克林頓時期的決議有著很大的差距，于是20多個州決議本人制定更嚴厲的政策來控制本州火力發(fā)電廠汞排放，并同時把布什政府送上了法庭。2021年，美國上訴法庭判決：布什政府?dāng)≡V，取消“清潔空氣汞的法規(guī)并責(zé)成布什政府環(huán)保署制定更嚴厲的汞控制法規(guī)。newjersey，massachusetts，connecticu州政府要求境內(nèi)火電廠在2021年到達85%的汞控制率；illinois州政府要求在2021年實現(xiàn)90%的汞控制率；pennsylvania州長已簽署了在2021實現(xiàn)80%汞控制率的法規(guī)；minnesota，maryland，newyork，montana也曾經(jīng)行動起來。

4、新建電廠要執(zhí)行更嚴厲的政策，工業(yè)鍋爐、鋼廠、水泥廠也將對汞排放進展嚴厲控制。 針對燃煤火力發(fā)電廠的汞排放，美國對汞控制技術(shù)的研討開展進程如下：(1990?1997)根底研討，美國環(huán)保署提交國會八卷報告書,結(jié)論是汞排放必需控制。 (1995?2000)icr數(shù)據(jù)庫對美國200多有代表性的燃煤火力發(fā)電廠進展了汞排放的丈量及研討，分析了煙氣中汞的濃度、方式及自然脫除率，為脫汞技術(shù)研討和開展提供根身手實根據(jù)。 (2000?2007)美國能源部資助現(xiàn)場演示工程，在50多個電廠進展一個月以上的實地測試。一期工程(2000-2003)主要演示各種未處置的活性碳在電廠除汞(主要是熄滅爐除汞技術(shù))，除汞效率低,

5、對次煙煤效果差,需大量的活性碳。二期工程(2003?2006)主要演示了經(jīng)化學(xué)處置的活性碳、汞氧化添加劑的除汞效果。發(fā)現(xiàn)溴化活性碳除汞效果顯著，活性炭放射經(jīng)濟有效，尤其是放射溴化活性炭最為有效。(2005?至今)活性炭放射aci技術(shù)商用化，如今全美10%的鍋爐曾經(jīng)訂購或安裝了活性炭放射系統(tǒng)。 三、美國燃煤電廠主要除汞方法 一切的煤里都含有或多或少的汞，汞主要富存于煤里硫化礦物中，部分為有機汞。它的含量從幾個ppb到幾百ppb。它在熄滅中成揮發(fā)組分。煙氣中汞的存在方式主要有三種：元素汞(hg0)，二價汞(hgcl2，hgo)還有被粉塵吸附的汞，如：未燃炭吸附的汞。煙氣中汞的濃度普通是幾到幾十g/

6、nm3。它們排放于大氣，沉降于地表的水和土壤中，然后進入生物圈，構(gòu)成污染源。 當(dāng)煤進入鍋爐爐膛，在高溫下煤中一切形狀的汞都揮發(fā)成元素汞(hg0)，元素汞隨煙氣經(jīng)過水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器后被冷卻并進入鍋爐尾部煙道。隨著煙氣溫度的降低部分元素汞被煙氣里的酸性物質(zhì)氧化構(gòu)成二價汞。少數(shù)二價汞會被飛灰中的未燃炭吸附構(gòu)成粉塵“吸附汞，飛灰及粉塵“吸附汞可被靜電除塵器捕集。又因二價汞溶于水，煙氣脫硫安裝也可捕集大部分的二價汞；最后從煙囪排到大氣的是一切的元素汞和小部分的二價汞(如圖2)?，F(xiàn)今美國火力發(fā)電廠對汞排放的控制主要就是針對的從煙囪排到大氣的汞。由于粉塵“吸附汞和二價汞都可被現(xiàn)成的靜電除塵器或

7、煙氣脫硫安裝所捕獲，所以降低元素汞含量，相應(yīng)添加粉塵“吸附汞和二價汞含量可有效的控制煙囪汞排放。 1.爐后放射溴化粉狀活性炭吸附劑 主要就是粉狀溴化活性碳在靜電除塵器或布袋除塵器前噴入，煙氣里的汞和活性碳上的溴反響并被活性碳所吸附，最后被靜電除塵器所捕集，圖3表示了吸附劑的放射過程，吸附劑占粉煤灰中的比例取決于放射率和燃煤的灰分含量，普通在0.1%到3%左右。 飛灰里被搜集下來的汞不會再次釋放從而到達除汞的目的。爐后放射溴化粉狀活性炭吸附劑技術(shù)包括選擇和消費吸附劑、吸附劑儲存和放射及汞丈量三個環(huán)節(jié)。溴化活性炭吸附劑從消費的工廠運送到電廠，儲存于貯料罐中，緊縮空氣將進料機分配到放射器的吸附劑注入

8、導(dǎo)管，再經(jīng)過一批噴嘴放射到煙氣中，延續(xù)測汞儀cmm將煙氣中的汞含量記錄下來。 吸附劑是該技術(shù)的中心。雅保吸附劑技術(shù)公司的三種氣相溴化汞吸附劑b-pactm，c-pactm，h-pac是為不同的運用范圍而開發(fā)的，都極為有效。b-pac是規(guī)范汞吸附劑，能有效地去除煙煤、次煙煤、褐煤或配煤煙氣中的汞；c-pac，是為出賣粉煤灰在混凝土中部分替代水泥的電廠脫汞而開發(fā)的；h-pactm可注入熱端esp上游脫除高溫550f煙氣中的汞。 優(yōu)化的放射系統(tǒng)可以大大地提高吸附劑的脫汞效率和降低本錢。優(yōu)化的放射系統(tǒng)將吸附劑顆粒均勻地放射在煙氣中，讓吸附劑顆粒涵蓋一切的煙道空間，以最快的速度和煙氣混合，使吸附劑顆粒與

9、汞化合物最大限制地接觸和反響，以到達最正確的脫汞效果。流體動力學(xué)計算機模型cfd對確定放射點和優(yōu)化放射技術(shù)起到了重要的作用。 案例：底特律愛迪生圣克萊爾(detroitedisonsstclair)電廠汞控制 st.clair電廠的汞排放情況是一大批美國的燃煤電廠的代表，即電廠僅配有靜電除塵器作為粉塵控制設(shè)備。美國約有75的燃煤電廠將要采用st.clair電廠控制汞排放的技術(shù)。 該電廠熄滅85的次煙煤和15的煙煤的配煤。雅保吸附劑技術(shù)公司的b-pac和未處置活性炭進展了短期條件實驗，測試結(jié)果闡明，放射1磅/mmacf的b-pac可以脫除70的氣相汞，3磅/mmacf可以脫除90以上的氣相汞圖4

10、。鍋爐熄滅100的次煙煤時比正常熄滅85的次煙煤和15的煙煤的配煤，脫汞率更高。b-pactm的脫汞效果明顯優(yōu)于未處置的普通活性炭。b-pac被選為長期測試的吸附劑，不延續(xù)地以3磅/mmacf的速度放射了30天，平均94的汞被吸附圖5。 st.clair電廠汞控制提示： 1溴化活性炭b-pactm的脫汞效果明顯優(yōu)于普通活性炭。 2在僅配有靜電除塵器作為粉塵控制設(shè)備的電廠，高脫汞率90是可以實現(xiàn)的。 3放射溴化活性炭脫汞對電廠的運轉(zhuǎn)沒有影響。 2.爐前溴化添加劑技術(shù) 燃煤電廠爐前溴化添加劑脫汞技術(shù)就是在電廠輸煤皮帶上或給煤機里參與溴化鹽溶液，也可直接將溶液噴入鍋爐爐膛(如圖6)。在煙氣中溴離子氧

11、化元素汞構(gòu)成二價汞，脫硝安裝scr可加強元素汞和溴的氧化構(gòu)成更多的二價汞，二價汞溶于水從而被脫硫安裝所捕獲，從而到達除汞目的。這種技術(shù)對配備了scr和脫硫安裝的燃煤電廠脫汞效果好，本錢低。而且由于參與煤里的溴相對煤里本身含有的氯很少,所以添加到煤里的溴化鹽不會對鍋爐加重腐蝕。如今很多配備了scr和wfgd的美國燃煤電廠正在測試這種脫汞技術(shù)，其中一些電廠已獲得了很好的汞控制效果。 案例：爐前溴化添加劑脫汞技術(shù)在一臺60萬千瓦燃煤機組的運用fromrini,m. 在2007年底溴化添加劑脫汞技術(shù)被運用到一臺配備了脫硝安裝(scr)、靜電除塵器和煙氣濕法脫硫的60萬千瓦燃煤機組上，鍋爐燒prb煤。溴

12、化鈣溶液以4ppm，8ppm，12ppm，22ppm溴煤比參與煤中。22ppm溴含量相當(dāng)于大約11升溴化鈣溶液或19公斤溴化鈣參與315噸煤里。未控制前汞的平均排放濃度為13微克/米3。鍋爐噴入溴化鈣溶液后脫汞效果顯著如圖7。在煤里參與4ppm的溴，汞的凈脫除率可到達64%，總汞控制率達80%，假設(shè)參與12ppm的溴可接近88%的總脫汞率。 溴化添加劑脫汞技術(shù)在一臺配備了scr、靜電除塵器和煙氣濕法脫硫的60萬千瓦燃煤機組上運用證明了溴化鈣溶液是一種很好的汞氧化劑，利用煙氣濕法脫硫安裝能有效的控制汞的排放。而且放射系統(tǒng)簡單，除汞本錢低。獨一值得留意的是被控制的汞都進入煙氣濕法脫硫安裝的排出物石膏或廢水里，需求二次處置。但由于除汞本錢低，此技術(shù)對現(xiàn)今配備了scr和濕法脫硫安裝的電廠吸引力非常大。 四、總結(jié)燃煤電廠脫汞溴化技術(shù)是關(guān)鍵 溴化活性炭或溴化添加劑使煙氣里的元素汞轉(zhuǎn)化為二價汞，從而使汞能被靜電除