PDF《燃煤电站布袋除尘器和静电除尘器脱汞性能比较》

文章编号 :

02532 2409 (2008)

012 00232

07 收稿日期 :

20072 072 21;

修回日期 :

20072 102 27.

基金项目 : 国家重点基础研究发展规划 (973计划 , 2002CB211604, 2006CB200300) . 联系作者 : 段钰锋 , E2 mail: yfduan@ seu. edu. cn. 作者简介 : 王运军 (19802 ) , 男,山西山阴人 , 博士研究生 , 主要从事洁净煤燃烧技术方面的研究 , E2 mail: wyj224315@yahoo. com. cn. 本文的英文电子版由 Elsevier出版社在 ScienceDirect上出版 ( http: / /www. sciencedirect . com / science / journal/18725813) . 燃煤电站布袋除尘器和静电除尘器脱汞性能比较 王运军 , 段钰锋 , 杨立国 , 江贻满 , 吴成军 , 王乾,杨详花 (东南大学 洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室 , 江苏 南京 210096) 摘要:采用国际上通用的 O ntario Hydro方法 (OHM )对中国五个燃煤电站布袋除尘器 ( FF) /静电除尘器 ( ESP)前、 后的烟 气进行采样 ,应用美国 EPA 标准方法测定了烟气中 Hg

0 、 Hg

2 + 和Hg P 的浓度.应用 DMA 80测定固体样品 (煤、 底灰、 ESP飞灰)中的汞浓度.由汞平衡得出各个环节中汞所占的份额.由此得到 FF和ESP脱除烟气中汞的性能.安装 FF的电站 1和2的综合脱除效率约为 80%和20% ,安装 ESP的电站

3、 4和 5的综合脱除效率分别为 6%、 20%和4%左右.这说明 FF比ESP 有更加优良的脱汞性能 ,而且 FF /ESP脱除烟气中的汞受到很多因素的影响. 关键词 : 燃煤电站;

汞;

布袋除尘器;

静电除尘器 中图分类号 : TQ 534.

9 文献标识码 : A C om p a rison of m e rcu ry re m ova l ch a ra c te ris tic b e tw e e n fa b r ic f ilte r a n d e le c tros ta tic p re c ip ita to rs of coa l2f ire d p ow e r p la n ts W ANG Yun2jun, DUAN Yu2feng, YANG L i2guo, J IANG Yi2 m an, W U Cheng2jun, W ANG Q ian, YANG X iang2hua ( Key Labora tory of C lean Coa l Power Genera tion and Combustion Technology ofM inistry of Educa tion, Southeast U niversity, Nanjing 210096, China) A b s tra c t: B y app lying the O ntario Hydro M ethod (OHM ) and the US EPA standard m ethods, the samp ling of m ercury in the flue gas before and after fabric filter ( FF) /electrostatic p recip itator ( ESP) located at five coal2 fired pow er p lants w as carried out on site and various m ercury speciation such as Hg

0 , Hg

2 + , and Hg P in flue gas w ere analyzed. The solid samp les, such as coal, bottom ash, and FF /ESP ash, w ere analyzed by DMA

80 based on EPA M ethod 7473. A ccording to m ercury balance, the m ercury speciation and its distribution in different locations dow nstream the flue gas w ere obtained. The m ercury rem oval efficiency of coal2fired pow er p lants

1 and

2 installed FF is higher than 80% and 20% , respectively, w hile that of p lants 3, 4, and

5 installed ESP is around 6% , 20% , and 4% , respectively. It can be concluded that the perform ance of m ercury rem oval in FF is better than ESP, and then various factors have i mportant effects on the m ercury rem oval . Ke y w o rd s: coal2fired pow er p lant;

m ercury;

fabric filter;

electrostatic p recip itator 汞是煤中最易挥发的痕量元素之一.美国 Toole2o'

N eil等[1]指出 ,美国煤中汞的平均丰度大约 为0.

2 m g /kg.据美国 EPA [

2 ] 估计 , 1994年~1995 年美国由于人类活动排出的汞达

158 t, 其中约有 87%是由燃烧造成的 ,由燃煤电厂产生的汞排放量 达52 t.王起超等 [

3 ] 研究表明 , 中国煤炭汞平均含 量为 0.

22 m g /kg, 1978年~1995年中国因燃煤向 大气排放的汞量已累计达到 2493.

8 t,并以每年 4. 8%的速度增加.蒋靖坤等 [

4 ] 研究表明 , 2000年中 国排入大气的汞为 219.

5 t, 而由燃煤电厂排出了 77.

5 t, 占35. 3%.尽管汞含量很低 ,但由于煤消耗 量大 ,汞的毒性很大 ,能在生物体内和食物链中永久 积聚 ,对人类的健康危害很大 ,因此 ,国内外对脱除 汞的研究极其重视. 煤燃烧过程中 ,大部分汞随着烟气排入大气 ,成 为环境污染的主要来源.烟气中汞主要以三种形态 存在 ,即元素汞 (Hg

0 ) 、 氧化态汞 ( Hg

2 + )和颗粒态 汞(Hg P ) .不同形态的汞具有不同的物理和化学性 质.氧化态汞溶于水且易附着在颗粒物上 ,因此 ,排 放到大气中的氧化态汞可以被常规的污染物控制设 备除去 ,例如湿式烟气脱硫装置、 惯性除尘器、 静电 除尘器或布袋除尘器.颗粒态汞也易于被除尘设备 收集 ,且其在大气中的停留时间很短.相反 ,元素汞 在空气污染物控制设备和除尘设备操作温度和高压 第36卷第1期 2008年 2月 燃料化学学报Journal of Fuel Chem istry and Technology V ol .

36 N o.

1 Feb.

2008 下具有较高的饱和蒸气压力 ,极易挥发且难溶于水 , 因而湿法脱硫系统和颗粒物控制设备系统很难捕获 元素态汞 ,元素汞几乎全部排放到大气中 [

5 ] . 目前 ,脱除烟气中的汞还没有一种成熟的技 术[6],开发有发展前景的汞控制技术是很有必要 的 ,现在有发展前景的汞控制技术之一就是在烟气 中喷入活性炭、 飞灰等吸附剂 [

7 ] . 本研究采用美国 EPA 推荐的汞浓度现场测试 分析 方法,使用自制的OHM 取样系统、 美国Leem an公司生产的 Hydra AA 汞分析仪和意大利 M ilestone公司生产的全自动汞分析仪 DMA 80, 对 中国五个燃煤电站分别安装常规的颗粒物控制系统 即布袋除尘器 ( FF)或静电除尘器 ( ESP)前后的烟 气、 除尘器中的灰、 煤和灰渣等进行现场采样和分 析 ,根据试验测试结果比较静电除尘器和布袋除尘 器脱除烟气中汞的性能.

1 实验部分 1.

1 所选电站 本次试验测试的五个燃煤电站均 位于中国北部 ,三个位于内蒙古即电站

1、 2和4,其 他两个分别位于北京和河北 ,分别是电站 3和电站 5.五个测试电站的详细信息见表 1.五个燃煤电 站有某些共性 ,即五个燃煤电站都安装有除尘设备 ( ESP /FF) ,而且都是在满负荷或接近满负荷的工况 下运行.其发电机组容量在

50 MW ~600 MW , 基 本上代表了中国目前燃煤电站的总体结构. 表1测试电站信息 Table

1 Inform ation of coal2fired pow er p lants Item P /MW System of pow er p lants Fuel L oad /% Plant

1 50 PC + FF Zhungeer

100 Plant

2 200 PC + FF Zhungeer

100 Plant

3 220 PC + ESP Shenhua

100 Plant

4 600 PC + ESP Zhungeer

90 Plant

5 600 PC + ESP +W FGD Shenhua

90 1.

2 煤样分析 测试的五个燃煤电站燃用神华或 准格尔煤 ,如表 1.燃煤的元素分析和工业分析见 表2. 燃用煤种的汞质量分数在

1 *

10 -

8 ~3 *

10 -

7 , 低于 Pacyna [

8 ] 提出的煤中最大汞质量分数1mg/kg.电站 1燃用煤的汞含量最高 ,而且高于中 国煤炭汞平均含量 ,其他四电站燃用煤的汞含量均 低于中国煤炭汞平均含量 ,电站 2和电站 4燃用煤 汞含量接近中国煤炭汞平均含量 , 电站 3和电站

5 燃用煤汞含量远远小于中国煤炭汞平均含量 ,而且 电站 3燃用煤汞含量是最低的.燃用煤种挥发分含 量均为 30%左右 ,属于烟煤. 表2煤的元素分析和工业分析 Table

2 Proxi m ate and ultim ate analyses of coals Item Proxim ate analysis wad /% M A V FC C lad /10 -

6 Hgad /10 -

6 U ltim ate analysis wad /% C H N S O Plant

1 1.

88 33.

89 26.

11 38.

13 305 0.

244 47.

58 3. ........