燃煤电厂活性炭喷射脱汞的试验研究

源自燃煤电厂的汞排放已经受到全世界的广泛关注,采取主动措施对其进行控制已成为主要的汞减排手段之一.文献资料表明,燃煤电厂的飞灰对烟气中的汞有一定的吸附脱除作用,但脱除效果因煤种不同导致差异很大,而活性炭对汞有较好的吸附脱除效果.本文采用燃烧调整和优化(CMO)技术以及活性炭喷射(ACI)方法控制和脱除一台美国现役燃煤电厂锅炉(250MWe)燃用低汞和高汞含量煤时烟气中的汞,并对其空气预热器入口和静电除尘器出口烟气中的汞浓度同时使用安大略湿法(OHM)和半连续排放监控系统(SCEM)两种检测方法进行监测,计算了对总汞的脱除效率,得到了该锅炉烟气中的总汞浓度及其脱除率与活性炭喷射量的关系.

烟气脱汞过程中活性炭喷射量的影响因素

在模拟燃煤烟气流动反应试验台上,对喷射吸附脱汞过程中影响活性炭喷射量的汞浓度、停留时间、温度、除尘设备等因素进行了试验研究.结果表明获得相同脱汞效率,在较低烟气汞浓度下活性炭的喷射量较大.停留时间对活性炭喷射量的影响最大,在较长停留时间下活性炭能够进行充分的吸附,相应的活性炭喷射量较少;在较短停留时间下受动力学限制,过多的活性炭喷射量不会引起脱汞效率相应增加.随着温度升高,活性炭的喷射量也随之增加;通过化学改性能提高活性炭在较高烟气温度下的吸附能力,从而减少喷射量.布袋除尘设备的使用能在较大程度上降低活性炭的喷射量.

模拟烟气活性炭喷射脱汞实验研究

在模拟烟气管道内对一种商业活性炭进行喷射脱汞实验,研究活性炭粒径、烟气温度、烟气汞浓度、停留时间及活性炭喷射量对烟气中汞脱除的影响。建立了活性炭烟气喷射脱汞过程的数学模型,对上述汞吸附过程进行理论分析和讨论。结果表明减小活性炭粒径或增大烟气汞浓度,可增大烟气中汞向活性炭表面传递的膜传质速率及活性炭表面的汞向活性炭内部传递的内扩散速率,提高了喷射脱汞效率。增加活性炭在烟道中的停留时间,可增加汞向活性炭内部的扩散吸附机会。喷射条件下停留时间远远低于吸附平衡的时间,活性位吸附成为汞吸附过程的主要控制步。烟气温度升高,物理吸附作用降低,脱汞性能下降;增加活性炭喷射量可增加脱汞率,但活性炭的单位汞吸附量有所降低。

活性炭喷射脱汞实验研究和预测模型

在模拟烟气管道喷射脱汞实验装置上进行了活性炭喷射脱汞实验,考察了活性炭粒径、停留时间、活性炭浓度对汞脱除的影响.针对活性炭喷射脱汞过程,建立了包含质量平衡、传质过程及活性炭表面等温吸附模型在内的活性炭喷射脱汞综合预测模型,对模型参数进行了敏感性分析.实验结果表明,增加活性炭的停留时间与浓度,减小活性炭的粒径均能增加活性炭脱汞率.仿真结果表明:建立的活性炭喷射脱汞预测模型能较好地预测活性炭的脱汞效率,预测值与实验结果较吻合;利用该预测模型可进行活性炭喷射脱汞过程机理分析.模型参数敏感性分析表明,活性炭浓度、粒径、吸附常数K、停留时间等均对脱汞效率有重要影响.

粉末活性炭喷射装置的设计

粉末活性炭喷射装置,通过控制螺旋电子称和风机工作,实现气流输送参数的现场控制。当管路内无粉末活性炭、管路内混合气体浓度与规定值不同时,固体流探测器发出信号。当空气压力损失不正常或管路阻塞时,输送空气压力报警装置自动报警,并停止螺旋电子称供料。系统气流输送须考虑气流速度、空气压力等因素。风机根据计算空气量和总压力损失的数值进行选择。

活性炭喷射耦合布袋除尘脱除燃煤烟气有机污染物

为了探究燃煤烟气有机物的吸附特性,以木质活性炭作为吸附剂、邻二甲苯和甲苯作为吸附质,开展了120~130℃温度下有机物质量浓度为40~50 mg/m3时活性炭喷射耦合布袋除尘器(ACI+BF)脱除燃煤有机物的试验,研究了有机物沸点、极性以及模拟烟气中水汽、燃煤飞灰和SO_(2)等组分对ACI+BF脱除有机物性能的影响.结果表明:有机物沸点是影响吸附脱除效率的主要因素,极性强弱会影响吸附速率;空气气氛下,邻二甲苯吸附脱除效率为56.68%;水汽和SO_(2)在活性炭上与有机物产生竞争吸附,吸附脱除效率分别最大下降24.94%和6.662%,水汽的影响强于SO_(2);燃煤飞灰因其对活性炭的覆盖作用,低浓度时有抑制吸附作用,吸附脱除效率下降了8.58%,但随着飞灰浓度提高,因促进滤袋上滤层的产生,抑制作用减弱,吸附脱除效率下降了1.61%;水汽、燃煤飞灰和SO_(2)三者混合组分条件下,有机物吸附脱除效率下降程度最大,吸附脱除效率仅为47.13%.

硫改性椰壳活性炭管道喷射脱汞实验研究

选用生物质废弃物椰壳制备活性炭脱汞吸附剂,并在不同温度下进行载硫改性.采用N2吸附/脱附、热重质谱联用(TG-MS)、X射线近边吸收结构(XANES)等方法对吸附剂进行孔隙结构和硫存在形态表征.在模拟烟气管道喷射实验装置上进行汞吸附脱除实验研究.结果表明,载硫温度500℃时椰壳活性炭汞吸附效率优于商用富硫活性炭.活性炭汞吸附脱除能力由孔隙结构、硫含量与硫存在形态共同决定.硫含量随着载硫温度的提高而降低,孔隙结构参数得到优化.元素硫、噻吩与硫酸盐为活性炭硫的主要存在形态,噻吩为有机硫的主要形态.元素硫与噻吩均有利于汞吸附脱除,其中元素硫效果最优.模拟烟气组分的加入促进了活性炭脱汞效率的提高.

0.3MW(th)CFB锅炉烟道喷射生物质活性炭脱汞试验研究

活性炭喷射(activated carbon injection,ACI)是燃煤电厂烟气高效脱汞技术。采用1%NH_4Br溶液对稻壳活性炭浸渍改性,制备NH_4Br改性稻壳活性炭(Br-RHC)脱汞吸附剂。利用比表面积分析仪(Brunauer-Emmet-Teller,BET)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)等表征手段对吸附剂的理化性质进行了表征。在0.3MW(th)燃煤循环流化床锅炉中试装置上,进行了改性稻壳活性炭吸附剂烟气喷射脱汞试验研究。结果表明:吸附剂改性后的比表面积、微孔容积与总孔容积均有一定程度的增加;改性后吸附剂孔隙结构发达,石墨化程度较高,NH_4Br以非晶体形态担载在吸附剂表面。喷射脱汞效率随着喷射量的增大先增加后稳定,在碳汞比为16000时脱汞效率为79.44%。喷射脱汞效率随着喷射温度的升高而升高,由142℃的57.74%升高为200oC的79.48%。烟气中SO_2对喷射脱汞效率有抑制作用,NO对喷射脱汞效率有促进作用。汞排放浓度为0.35mg/m^3,污染物控制装置(air pollution control devices,APCDs)对烟气中Hg^0、Hg^(2+)与Hg^p的协同脱除率分别为98.83%、88.00%与100%。

燃煤烟气活性炭喷射脱汞应用中给料喷嘴布置优化

针对某燃煤电厂300,MW机组,借助CFD软件对喷射活性炭后烟道内的气固流场进行数值模拟,探究了不同喷嘴布置方案对活性炭颗粒的覆盖率、停留时间以及颗粒浓度场均匀性的影响.结果表明,采用9喷嘴布置方案时,活性炭喷射效果最佳,颗粒覆盖率达到了78.6%,,停留时间超过2,s,且颗粒浓度分布均匀性提高,满足活性炭喷射技术实际应用过程中活性炭高效脱汞的要求.

75 t/h CFB锅炉烟道喷射活性炭脱除重金属元素试验研究

为了系统分析活性炭喷射脱除重金属元素装置(ACI)以及传统的烟气污染物控制设备(APCDs)对烟气中不同重金属元素的协同控制效果,在一台75 t/h循环流化床(CFB)锅炉上开展了烟气喷射活性炭脱除重金属元素(Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Se、Mo、Ba、Pb)试验研究.采用US EPA Method 29方法对ACI、布袋除尘装置(FF)、湿法烟气脱硫设备(WFGD)进出口4个烟气测点进行实时等速取样,获得了烟气中重金属元素在APCDs前后的浓度及其分布,分析了ACI以及APCDs的协同脱除效率.结果表明:10种重金属元素易富集在固态产物中,以飞灰和底渣为主;ACI对烟气中气态重金属元素具有较好的捕集和脱除能力,对除Mn以外的气态重金属元素脱除效率均在90.38%~99.54%之间,ACI以及ACPDs对重金属元素的协同脱除效率可达99.99%;喷射活性炭吸附剂后,烟囱排放的各重金属元素浓度显著降低,Zn和Mn排放质量浓度分别降低至0.06、0.54μg/m^(3),其余气态重金属元素排放质量浓度均低于0.02μg/m^(3).

烟气脱汞过程中活性炭喷射速度的选择

活性炭喷射(ACI)脱汞是目前最有效的燃煤电厂烟气汞排放控制技术之一。本文借助CFD软件对某350 M W燃煤机组喷射活性炭后烟道内的气固两相流场进行数值模拟研究,探究了喷射速度对活性炭颗粒在烟道内的覆盖率、停留时间以及颗粒浓度场均匀性的影响。结果表明当喷射速度为18 m/s时,活性炭喷射效果最佳,满足实际工业应用过程中高效脱汞的要求。

烟气脱汞活性炭干粉喷射实验及喷射效果数值模拟

针对目前粗放的活性炭喷射工艺物料消耗大的问题,为提高单个喷射点的活性炭扩散面积,搭建了活性炭干粉喷射实验台。对3种喷嘴进行实验,结果表明:其干粉喷射效果明显优于管子直喷效果,距喷嘴750mm截面处扩散面积分别比管子直喷时扩大了73.58%、201.89%、137.74%;喷嘴中内置旋流叶片对活性炭干粉喷射的改善效果不明显。通过采用商业CFD软件,开发了活性炭干粉喷射的数值模拟方法,并通过实验验证了模型的合理性。该活性炭干粉喷射模型可用于指导实际工程项目科学布置活性炭喷射点。

燃煤烟气组分对喷射稻壳活性炭脱汞的影响

在0.3MW循环流化床燃煤中试试验装置上,以卤化铵盐改性稻壳活性炭为汞吸附剂,进行了燃煤烟气喷射脱汞试验研究,考察了烟气温度、SO2浓度、NO浓度等对脱汞效率的影响。采用ASTM标准D6784—02(安大略法)对烟气中汞浓度进行测定。试验结果表明,随着烟气温度的升高,汞脱除效率和元素汞的转化效率均随之增加;烟气中NO可促进汞的脱除,而SO2则抑制汞的脱除;在SCR脱硝装置入口温度为351~370℃,活性炭喷射烟气温度为191~210℃,SO2体积分数为(293~602)×10^–6,NO体积分数为(588~893)×10^–6,活性炭喷射量为0.5kg/h,反应空速为4000h^–1,烟气流量为400~500m^3/h工况下,卤化铵盐改性稻壳活性炭燃煤烟气喷射脱汞效率可达90%左右。

燃煤电厂烟道活性炭喷射均匀性数值模拟

基于活性炭喷射的烟气脱汞系统的运行费用主要取决于活性炭的耗量,如何增大活性炭覆盖率、提高活性炭与气流分布的均匀性、延长活性炭颗粒的停留时间,是提高脱汞效率、节省吸附物料损耗的关键。针对某100MW机组实际工程案例,采用Fluent软件对烟道喷射活性炭颗粒的气固两相流进行数值模拟计算,研究了不同喷射点布置时活性炭颗粒分布情况、覆盖率等。结果表明:喷嘴数量越多,喷射覆盖面积越大,活性炭颗粒在烟道的覆盖率越高;但在实际工程应用中,在尽量多布置喷射点的同时,也应考虑所增加的喷射点数对覆盖率扩大的贡献比例。

某2×300t/d垃圾焚烧烟气项目活性炭喷射系统设计及应用

本文介绍了某2×300t/d垃圾焚烧烟气项目活性炭喷射系统的设计及主要设备配置,及其系统控制,为其他项目设计提供了一定参考。

流体技术在污水治理粉末活性炭喷射装置中的应用

结合粉末活性炭喷射装置在某公司污水处理中的应用,阐述了喷射抽吸、流态化、空气流体过滤等流体技术,介绍了粉末活性炭喷射装置的空气流体过滤、脉冲压缩空气流化、水喷雾流化、水力喷射抽吸等设备的工作原理和结构。结果表明:该粉末活性炭喷射装置流程短、安全防爆,达到了石油化工装置污水综合治理粉末活性炭喷射的技术和环保要求,石化污水经生化处理后实现达标排放。

国产化活性炭喷射技术在垃圾焚烧烟气净化中的应用

本文着重介绍了国产化活性炭喷射技术在垃圾焚烧烟气净化中的应用情况以及该装置的系统组成、工作原理、关键技术和在设计中应注意的一些问题。该系统由国内企业自主开发,实现了全部设备国产化,经使用证明完全可以满足国内的环保要求,达到了推广使用水平,和进口设备相比,可大幅度降低设备投资,对垃圾焚烧厂适应国内日益严格的垃圾焚烧烟气排放标准具有重要的现实意义。

溴元素改性椰壳活性炭对实际燃煤烟气的脱汞性能

以椰壳活性炭(YAC)为原料,通过NH4Br溶液浸渍改性,制备了溴素改性椰壳活性炭脱汞吸附剂(YAC-Br)。在固定床实验台上开展了YAC和YAC-Br的汞脱除实验,主要研究了入口汞(Hg^0)浓度对YAC-Br脱汞性能的影响,并结合BET、SEM、XRF等表征手段分析了YAC-Br的脱汞原理。在0.3MW燃煤循环流化床锅炉上对YAC-Br进行了烟气管道喷射吸附剂脱汞(ACI)实验,验证了其在实际燃煤烟气中对汞的脱除效果。结果表明:改性过程不会破坏椰壳活性炭原有的孔隙结构和微孔容积,而会使活性炭表面更加平整;化学改性后活性炭表面Br负载量提高,成为Hg0的主要活性吸附位。固定床实验结果说明:改性后椰壳活性炭的初始汞吸附效率和单位累积汞吸附量分别提高了6.02倍和21.8倍,吸附效率随汞浓度增大而降低。0.3MW燃煤循环流化床实验结果表明:改性后椰壳活性炭对元素汞和氧化汞均有很好的脱除作用,脱汞效率随着吸附剂喷射量的增加而增加,当喷射量为0.7kg/h时,脱汞效率可达到76.38%。

燃煤烟气ACI脱SVOCs应用中单喷嘴布置优化

针对某燃煤电厂660MW机组,借助CFD软件对喷射活性炭后烟道内的气固流场进行数值模拟,探究了单喷嘴不同布置方案对活性炭颗粒的覆盖率、停留时间以及颗粒分布均匀性的影响。结果表明,采用布置情景8时,ACI效果最佳,颗粒覆盖率达到了51.53%,停留时间超过7s,且颗粒分布均匀性较高。

IECM模型在燃煤电站汞污染控制及经济性预测中的应用

对现有电站污染物控制装置基础上进行技术改造,协同实现汞污染控制是行之有效的技术方案,汞污染控制系统的技术经济性评估是燃煤电站管理者面临的首要问题.用Integrated Environmental Control Modeling(IECM)软件模拟了温度、煤种及空气污染控制装置的配置对活性炭吸附电站燃煤烟气汞效果的影响,并对不同条件下,活性炭的喷射量进行了模拟和经济性分析.结果表明活性炭捕获汞的效果是与排烟温度成反比的.对于燃烧烟煤的电厂,加入烟气脱硫装置(FGD)后活性炭的喷射量将大大减少,再结合选择性催化还原装置(SCR)后,可以达到很高的汞脱除效果;对于无烟煤和褐煤,加入烟气脱硫装置(FGD)可减少约27%的活性炭喷射量,但再加入催化还原装置(SCR)后,对活性炭的注入量几乎没有影响.