利用湿式静电除尘器（ESP）脱除汞

国 际 电 力 International Electric Power for China Dec．,’200ol 9 NO 5 6 ． V ．。 ． 利用湿式静电除尘器(ESP)脱除汞 M ercury Control by Using W et Electrostatic Precipitators 摘 要：燃烧高硫煤或低硫煤电厂应认真考虑的一种汞排放控制方式是采用湿式电除尘器脱除烟气中的汞。烟气 中的汞如果以水溶性的氧化物形式存在就可以直接以颗粒物形式脱除，而如果以元素汞形式存在可以被吸附剂吸 附后再被间接脱除。已经证实湿式电除尘器可去除燃中、高硫煤锅炉产生的亚微米级的颗粒物和酸雾排放。现在 来看，如果在ESP(静电除尘器)之后布置湿式电除尘器(WESP)代替布袋除尘器，则对燃低硫份的次烟煤或褐煤锅炉 可能会得到相同的汞排放控制效果。 关键词：汞排放控制；湿式静电除尘器；燃煤电厂 Abstract：Plants burning high--or low--sulfur coals should consider a new mercury control strategy by using a wet electro-- static precipitator(WESP)．Vv-hen a WESP is deployed after a dry ESP，the oxidized and particalate mercury can be removed effectively．This paper introduces the principle of this technology as well as the result of lab and pilot tests． Key words：mercury control； wet electrostatic precipitator； coal—fired power plant 中图分类号：X201 文献标识码：B 文章编号：1006-9186(2005)06—0062—03 2003年 12月EPA(美国环保局)建议的汞控制法规 在 2005年 3月付诸实施 ，强制工业界的汞排放削减 70％～90％，或者说是年削减速率为 48 t。目前有一些 州 (马 萨诸塞 州 、新 泽 西州 、康涅 狄 格 州 、维 斯 康 星 州、以及新罕布什尔州)已经制定了相关法规，要求汞 排放削减 80％～90％。 已经或 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 安装烟气脱硫系统(FGD)削减SO，排放 的燃中硫分或高硫分烟煤 电厂，对水溶性的氧化态汞可 以达到相对较高的脱除效率(60％～80％)。比较典型的 情况下，燃东部烟煤产生的汞大约 40％～80％以氧化汞 形式存在。相反 ，西部次烟煤或褐煤燃烧产生的汞 仅有 大约 10％～20％是氧化态汞形式存在。这些电厂如何具 有很高的排汞效率是一大挑战。 1高硫煤锅炉烟气洗涤器后安装湿式ESP 2001年美国第一能源公司所属的BMP电厂安装了 由316L不锈钢制成的湿式电除尘器(WESP)，处理来自 2号机组FGD系统出口的部分烟气 ，以试验wEsP削减 颗粒物(PM2．5)和SO 酸雾排放的性能。该机组额定装 机容量为 835 Mw，燃煤含硫量为 3％。2003年在US DoE／NETL的资助下进一步开展了关于汞排放控制性 能的试验研究 。2次测试结果如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1所示 。 表 2 BMP电厂经过FGD和WESP后几种汞物种的 脱除效率的增加情况。在FGD进 口烟气中，12．94 gg／ ·62． m 的汞 中有 46％(6．02 gg／m )以氧化汞形式存在 ，34％ (4．37 gg／m )是颗粒汞，20％(2．55gg／m )是元素汞。 (1)颗粒汞：由于没有安装干式ESP或布袋除尘器， BMP电厂 2号机组上的脱硫塔(洗涤器)也是机组唯一 的收尘装置。FGD系统脱除 80％的颗粒汞，而WESP 再脱除 76％ 的汞。2台设备的联合汞脱除效率大于 95％，使烟 气 中的汞浓度 由进 口的 4．37 gg／m 削 减为 出 口的 0．20 gg／m 。 (2)氧化汞：脱硫洗涤塔可脱除 69％ 的氧化汞， WESP~j：脱除 86％ 的汞。值得注意的是 ，在较低的进 口 浓度下WESP在脱除氧化汞方面比脱硫洗涤塔的效率更 高。2套设备的联合氧化汞脱除效率大于95％。 (3)元素汞：表2中的负值表明FGD洗涤塔发生吸收 的氧化汞转化为元素汞并逸出重新进入烟气中。假设 FGD的汞再排放是 由于水化学和pH值控制造成的。 WESP仅脱 除了 18％的元素汞 ，远远 低于 2001年 9月 和 2003年 7月试验得到的 36％和 44％的脱除效率。通 过脱硫洗涤塔和WESP的联合元素汞脱除效率为 6％。 (4)总汞脱除效率 ：脱硫洗涤塔进 口测得的全部汞 浓度为 12．94 gg／m ，而在WESP出口测得的全部汞浓 度为2．85 gg／m 。因此，2台设备的联合总汞脱除效率 达到78％，与EPA汞控制法案要求的 2018年的汞脱除 效率值接近。如果控制水化学防止水溶性的氧化汞再次 转化为元素汞再次进入烟气中，则脱硫洗涤塔和WESP 国际电力第9卷2005年第6期 维普资讯 http://www.cqvip.com 的联合总汞脱除效率将提高到 83％。 同时运行在比常规干式ESP／tl口更低的温度以下，以 2 一 的干式Es一 套 军嵩 轰 在燃用低硫分次烟煤或褐煤的电厂，烟气中绝大部 颗粒物在电极上积聚并使从烟气 中脱除的物质进入废 分汞是元素态的汞蒸 汽。多数这类 电厂采用 干式ESP作 水 循环系统 。 为其一级除尘装置。常规的汞控制技术 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，一般采用 在干式EsP上游(可能会使粉尘超负荷并影响飞灰出售 3干、湿ESP混合系统小型试验 及其综合利用 )或下游进行活性炭喷射，并在干式ESP 美国电科院(EPRI)于 1994年和 1995年利用燃烟 后布置袋式除尘器收集吸附汞后的活性炭物质。 煤烟气在未饱和的条件下，对在干式电除尘器后增加一 如果电厂安装了低NO 燃烧系统，不完全燃烧可能 个WESP的工艺开展了小型试验研究，试验的主要 目的 使烟气中的未燃烬碳成分增加。这些碳颗粒在ESP中失 是降低排烟浊度。研究结果(见表 3)表明湿式除尘器中 去电荷，会重新进人烟气中，这些微细颗粒物从烟囱排 的 1个电场就可脱除 95％的PM2．5和大约 50％的氧化 放形成可见的烟羽。尽管这些碳颗粒不具有活性炭分子 汞。图 1示出湿式除尘器降低排烟浊度的处理过程。 那样大的表面积 ，未燃尽碳颗粒仍然可以作为吸附介质 米勒(Miller)发电厂的小型湿式ESP装置与EPRI在 吸附元素汞，就像干式ESP不能有效脱除的亚微米级的 1 0年前 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的试验装置相 比，设计了一些新型部件。 细飞灰可吸 附元素汞一样 。 试验的 目的主要是提高机组的收尘效率 和减少 因向热烟 一 种很有发展前景的汞排放控 制方法是在干式 气环境下的收尘极板上供水而引起的一系列运行问题。 ESP后布置WESP，来收集亚微米级飞灰与未燃尽碳 湿式除尘器的内部是316L不锈钢极板和一套专利给水系 颗粒。这种干湿混合ESP布置方式将运行在烟气饱和 统，该系统可促进水膜在极板上均匀覆盖并最大程度减少 露点温度以上，以防止造成下游管道和烟囱腐蚀，但 积灰、溅射及雾沫夹带等现象的发生。 表 1 2次排汞测试得到相似的结果 烟气流量／m 痨移e 岔 进El浓度／gg·m 出岛浓度／ ．m 去除效率／％ uRs公司 0．689 0．030 67 226 536 俄亥俄大学 表 2 FGD和wEsP后几种汞物种的去除效率增加情况 颗粒汞 氧化汞 元素汞 | I 4．37 6．02 2．55 [2．94 0．85 1．88 2．92 4．g8 80 69 一 l5 162 0．20 76 O．26 。。 骞矗 2．39 l8 2,85 | 一 表 3干．湿ESP混合系统削减污染物 及氧化汞的试验结果 PM2．5 s SO 。 。 童 HF 寅， 雾 | l 总汞 95 70 20 35 45 50 30 国际电力第9卷2005年第6期 干．瀑电场：'3 6 g／GJ 图 1湿式电除尘器的烟气处理过程 4等离子体增强型ESP系统 (Plasma—enhance ESP) 为 提 高 W E S P 的 排 汞 能 力 ， CRCAT(CR洁净空气技术公司)及其 技术合作伙伴MSE技术应用公司开发出 一 项利用脉冲等离子体物理改善WESP 性能的专利技术，脉冲等离子体增强型 EPS系统 (PEESP)。 采用该技术的 目标是将烟 气中的元 素汞氧化为氧化汞 ，通过 中心放 电极 向 烟气 中注 入一种反应剂 气体 。当反应剂 气体通过电晕放电极时，产生一种反应 物质将元素汞蒸汽氧化。当元素汞转化 为氧化汞时，形成的微细颗粒物或水溶 — ．63—． 繁 删舢 0 0匍 _ 公 ⋯ Ⅲ rk _ 警 曩 l| 维普资讯 http://www.cqvip.com 利用湿式静电除尘(KSP)脱除汞 性物种在ESP电场中被带电荷。带电的汞颗粒在电场力的 作用下向a_t4~ 板移动，并进入WESP收尘极板上的液膜 中，从而使汞从系统中脱除。 最初的试验结果清楚地表明，PEESP技术可以将 由干空气和痕量元素汞构成的工艺气体中的元素汞氧 化。采用含CO、NO、SO，及痕量元素汞构成的模拟气 体完成的试验研究结果表明PEESP可达到很高的汞去除 效率 。 进一步的考察结果发现，NO(以及SO，在较低的程 度上)通过竞争性反应，还原了有效臭氧O 组分，从而 降低了系统的汞去除效率。由于烟气中总有NO．SO，， 而且其浓度远远大于元素汞的浓度，因此若不先脱除烟 气中的NO和SO，或选用一种选择性的汞反应剂气体 ，想 要获得较高的汞脱除效率是很困难的。 5实验室试验结果 在实验室规模的PEESP试验旨在检验和示范当各种 类型的反应剂气体通过电晕放电极时，将发生的选择性 化学反应。试验发现，反应剂气体在不影响NO和SO，的 氧化状态情况下可以氧化元素汞。 在开始测试前 ，将一种 由71％N，、5％O，、1 2％ H，O 、 20× 10_。。CO 、 70× 10-6N0、100×10一SO，及 痕量元素汞配制的模拟烟 气引入一台处理烟气量为 1 m ／min的PEESP试验单 元 中。 由于 采用 的 工艺气 体具有单独添加不同污染 物(CO、NO、SO，)的特 性，因此可以鉴别竞争性 反应 ，并提供在PEESP试 验单元内部的气体化学的 其他相 关信息。最后，比 E ＼ 径 工 min)。3组试验结果如图 2所示。根据测得的进出口元 素汞浓度数据 ，在烟气量为 Im ／min和有效反应气体 浓度为 70×10 时，PEESP测试单元的元素汞氧化效率 平均值为 79％。当反应气体浓度降至 18×10 时系统的 汞氧化效率也下降至 63％。 6现场测试计划 为使PEESP技术实现商业化，下一步需要利用实 际火电厂的真实烟气开展试验研究。在米勒电厂的混合 干湿除尘器试验装置中的 2个电场wESP的第 1个电场 上采用了PEESP技术。此种布置的目的是在wESP的第 1级电场采用等离子体ESP技术氧化烟气中的元素汞 ， 形成的氧化汞可在湿式ESP的第 2级电场的收尘段中与 H，SO 酸雾和PM2．5一起被捕集下来。 需要考察研究的一种现象是wESP电场收集氧化汞 的性能。目前已开展此方面测试研究，如果现场测试研 究结果验证了实验室得到的结果，下一步就是建立全尺 寸的商业化示范装置。另外一种选择是在FGD／WESP 系统的上游安装PEESP装置，这样可氧化烟气中的元素 汞，并在后续的FGD和wESP系统中脱除。 PEESP和混合干、湿除尘器技术的商业化可提供 躐 进口 黛 出口 1 2 3 平均值 测试组编号 8．试验结果 ＼ 瓣 辍 测试组编号 b．汞氧化效率 图 2在实验室规模的PEESP试验装置上的测试结果 较进出口的汞浓度就可确定该试验单元的汞脱除效率。 为考察各种气体对PEESP技术的汞氧化效率影 Ⅲ口]，将各种污染物气体分别加入模拟工艺烟气中，同时 监测系统出口的元素汞浓度。每种污染气体的浓度均是 根据典型的烟气排放物构成情况确定的，并在整个试验 过程 中保持恒 定。 为确定PEESP试验单元的汞脱除效率，在模拟烟 气量为 1 m ／min条件下开展了 3组并行试验。每组试 验由 3个 15 min的采样周期构成 ，以确定在测试单元 进出 口的元素汞浓度 ，除尘器 电极为 106 W／(m，· 3 平均值 一 种成本较低的技术选择以替代除活性炭喷射与布袋除 尘器组合技术，达到汞排放控制的目的，同时该技术工 艺还可控制烟气中的PM2．5、H SO 雾滴和凝绪 陛的金 属组分 ，并可在一定程度上脱除酸性气体。 一 参考文献： 【I】Reynd~J．MerclIry removal via wet EsP[J]．Power，20o4(8)：54-59． 收稿日期：2005-08-20 作者：田贺忠(编译) — — 清华大学环境科学与工程系 (责任编辑 ：李新捷) 国际电力第9卷2005年第6期 《 l l 。 } _¨i 0 i k * { _ ∞ 5；叩加 ∞ ∞ 加∞ 扣们 0 们 巧 加 5 0 维普资讯 http://www.cqvip.com