燃煤電站鍋爐系統(tǒng)的汞排放分析及其預測.pdf

1、燃煤汞排放作為大氣污染的一個重要來源，其造成的汞污染對生態(tài)環(huán)境具有很大的直接和潛在的危害。國內外對燃煤電站汞在煙氣中的形態(tài)分布已有很多研究，但有關汞形態(tài)和轉化機理的研究還處于探索階段，燃煤汞形態(tài)分布的預測模型方面的研究還很薄弱。因此，研究汞在煙氣中的分布特性，汞形態(tài)的轉化規(guī)律和預測模型，對于深入探討元素汞向氧化汞的轉化，減輕汞對環(huán)境的污染具有重要理論價值和實用意義。 首先，選定了一臺220WM燃煤電站直流液態(tài)排渣鍋爐，在接近5

2、0﹪、75﹪和100﹪三種鍋爐負荷的穩(wěn)定運行工況下，對系統(tǒng)的入爐煤、底渣、靜電除塵器(ESP)前后煙氣、ESP四個電場的飛灰，進行了現(xiàn)場汞濃度取樣和系統(tǒng)汞平衡計算，對測試結果及其影響因素進行了分析和討論。采用美國環(huán)境保護署(EPA)和能源部(DOE)等機構推薦的標準方法Ontario Hydro Method(OHM)作為取樣方法，對煙氣中汞的各種形態(tài)進行了測試分析。考察了煙氣中氯含量、飛灰粒徑分布、飛灰含碳量、煙氣溫度以及煤中汞含量變

3、化對燃煤煙氣中汞形態(tài)分布和濃度的影響。得出如下結論：(1)煙氣中汞形態(tài)分布特征是：ESP前煙氣中的元素汞平均為84.7﹪，ESP后平均為90.7﹪，在煙氣中占主導地位；由于煤中的氯含量較低，氧化態(tài)汞在煙氣中的比重相對較小，ESP前平均為13.3﹪，ESP后平均為9.1﹪。由于液態(tài)排渣鍋爐的燃燒效率高，飛灰中的殘?zhí)剂亢艿?，因而吸附的顆粒汞非常少，ESP前平均為2.0﹪，ESP后平均為0.2﹪。(2)飛灰對汞的吸附強烈依賴于飛灰含碳量，較弱

4、依賴于飛灰的粒徑分布；同時，煙氣中汞的吸附還可能與飛灰表面富集的其他元素的物理和化學特性有關。(3)煙氣組分對汞的形態(tài)轉化有重要影響，煙氣中的氧濃度、氮氧化物的濃度、氯元素濃度與汞的氧化份額呈現(xiàn)正相關；而硫元素的存在會加大元素汞的份額。(4)進入底渣中的汞占入爐煤中汞的平均值為0.95﹪左右，該燃煤機組ESP對總汞的脫除效率平均值為27.6﹪，說明ESP對總汞的脫除效率并不高，排放進入大氣的汞占總汞的比例平均為70﹪以上。要有效控制排放

5、進入大氣的汞，必須采取措施，增加煙氣中氧化態(tài)汞的份額。 其次，應用化學熱力學平衡方法數值計算了不同溫度下汞的形態(tài)分布特性，建立了燃煤煙氣中汞形態(tài)轉化的預測模型，并與實測值作了比較，模型預測結果基本符合燃煤條件下汞的形態(tài)分布特性。由模型計算得出如下結論： (1)汞與氯的氧化反應主要發(fā)生在700K以下，高于800K時，90﹪以上都以元素汞的形態(tài)存在。燃煤電站鍋爐的尾部煙道一般是氧化性氣氛，經過各種受熱面以后，煙氣的溫度降至600K

6、以下，Hg主要以HgCl<,2>形式存在，這有利于汞的排放控制。低于400K時，理論預測表明99﹪以上的汞被氧化成HgCl<,2>。(2)隨著煙氣中氯含量的增加，汞被氧化的溫度范圍加寬，汞被氧化的份額逐漸加大，這說明汞的氧化與氯含量存在正相關。(3)在煙氣中存在氯元素的情況下，汞與氧的反應減少，煙氣中的氧化態(tài)汞主要是HgCl<,2>，HgO的份額相對很低。盡管不能精確地預測實際條件下汞的氧化態(tài)組成，化學熱力學平衡計算的結果對于理論分析汞