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燃煤电厂汞排放作为人为汞排放的主要来源,其造成的汞污染对生态环境造成了直接和潜在的严重危害。燃煤电厂汞排放控制成为当前燃煤污染物防治领域的前沿课题之一。本文在前人研究的基础上,对一座300MW燃煤电厂进行了汞排放现场测试,研究了静电除尘器和湿法脱硫装置单独脱汞和联合脱汞的特性,获得了该燃煤电厂烟气中汞形态浓度分布和转化规律,为我国燃煤电站汞的减排和脱除提供了参考数据。
本文采用国际上通用的燃煤电厂汞形态浓度取样的OHM标准方法,对一座300MW燃煤电厂静电除尘器(ESP)和湿法脱硫装置(WFGD)前后烟气进行了等速取样,使用美国Leeman Labs HydraAA全自动汞分析仪检测烟气中汞形态浓度。采集了固体样品,包括入炉煤、底渣、ESP电场灰,脱硫剂石灰石、脱硫产物石膏等,使用意大利Milestone DMA80全自动汞分析仪检测固体样品的汞浓度。计算得到了锅炉系统的汞质量平衡,获得了ESP和WFGD前后烟气的汞形态浓度和分布规律,分析讨论了影响烟气汞形态转化的各种影响因素。研究结果表明:
(1)汞以气态单质汞Hg0(g),气态氧化汞Hg2+(g)和颗粒汞Hg(p)存在于烟气中,其中气态单质汞Hg0(g)和气态氧化汞Hg2+(g)占到总汞量的95%,煤渣中的汞含量很低可忽略不计。
(2) ESP对颗粒态汞Hg(p)的脱除效率达到95%以上,但是对气态单质汞Hg0(g)和气态氧化汞Hg2+(g)脱除率不高。ESP对气态汞的脱除效果取决于于飞灰含碳量、粒径分布、表面物质成分等。ESP对烟气总汞HgT的脱除效率12.77%-17.38%。
(3)WFGD对气态氧化汞Hg2+(g)的脱除率很高达到了79.93%-90.53%;由于部分气态氧化汞Hg2+(g)在WFGD中被还原成了气态单质汞Hg0(g),使得WFGD出口Hg0(g)含量反而上升。WFGD对烟气总汞HgT的脱除效率9.68%-29.36%。
(4)现有污染控制设备ESP+WFGD可以脱除绝大部分的颗粒汞Hg(p)和大部分气态氧化汞Hg2+(g),但是由于WFGD的还原效果使得气态单质汞Hg0(g)的最终排放量反而上升,烟气总汞HgT的脱除效率在25.38%-38.38%。该燃煤电厂锅炉的现有污染控制设备在进行除尘和脱硫的同时,对烟气总汞有一定的脱除效果。