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1、第33卷第5期华电技术Vo.l33No.52011年5月HuadianTechnologyMay.2011工业化烟气脱汞技术应用现状汪洋,沈煜晖,陶爱平(中国华电工程(集团)有限公司,北京100035)摘要:美国可工业化应用的烟气脱汞技术包含了基于除尘器的活性炭喷射技术和基于烟气脱硫装备的催化氧化法脱汞技术,分析了计算流体动力学的技术优势,介绍了采用该技术进行流场模拟来指导烟道、反应器及喷射系统设计的案例,以期为今后我国的脱汞项目提供借鉴和参考。关键词:烟气;脱汞;计算流体动力学;活性炭喷射
2、;催化氧化中图分类号:X701文献标志码:B文章编号:1674-1951(2011)05-0058-05术是将细度为250目或更细的活性炭粉喷入烟气,0引言对烟气中的汞进行吸附,然后经静电除尘器(ESP)汞是人体非必需元素,因其挥发性强、停留时间和布袋除尘器收集飞灰和负载汞的活性炭颗粒。活长和生物富集效应显著等特点逐渐成为大气中重点性炭喷射衍生技术较多,根据活性炭喷入位置大体[1]控制的污染物。有关数据显示,全球人为排放汞分为3类:除尘器前、除尘器后、除尘器内。的45%来自燃煤,火电行业已经成
3、为汞污染控制的除尘器前即在电站装备的除尘器前喷入(如图重点。国家环保部近期对燃煤电厂大气汞排放控制1所示),属于传统常规技术,该技术的弱点是严重工作做了明确安排,将燃煤电厂大气汞污染防治工影响飞灰品质,给燃煤飞灰的出售和综合利用带来作纳入十二五规划,分别在我国的东、中、西部地不利影响。区和不同产煤区选择若干个具有典型代表性的火电企业开展试点工作,这标志着我国汞污染控制将逐步提上日程。但是,我国汞排放的基本信息相当匮乏,治理技术较为落后,缺乏相关的污染防治法规,所以,借鉴发达国家的经验十分必要。美国对汞脱
4、除技术研究较多,技术较先进,故对其技术研究及应用情况加以介绍,为我国脱汞事业的推进提供有益参考。图1常规活性炭喷射工艺示意图1美国工业化的脱汞技术为了避免给飞灰的综合利用带来影响,美国电科院(EPRI)开发了除尘器后喷射技术,即Toxecon自2000年以来,美国开展了大规模的脱汞技术工艺(如图2所示)。该工艺在电厂原有除尘器后开发并以现场中试为主。截至2006年底,美国先后资助了近30个规模较大的研究项目,主要借助于现加装第2级高气布比的布袋式除尘器,活性炭在原有的烟气净化装置,适当改进后进行同步
5、除汞,目除尘器后二级除尘器前喷入。该技术不会影响飞灰前,部分脱汞技术已经进入工业化应用阶段。工业综合利用,但需要增加布袋除尘器并对引风机进行化脱汞技术主要分为2类:一是基于除尘设备的活改造,造价较高且会降低系统的可靠性。性炭喷射法(ACI),另一类是基于湿法烟气脱硫(WFGD)装备的催化氧化脱汞法。1.1活性炭喷射活性炭喷射技术最早是为固体废弃物焚烧设备开发的汞排放控制技术,在垃圾发电厂得到广泛的应用,目前在燃煤电厂逐渐得到工业化应用。该技收稿日期:2011-01-21图2Toxecon工艺示意图第5
6、期汪洋,等:工业化烟气脱汞技术应用现状59TM在除尘器内喷射活性炭技术(TOXECONII)催化剂比传统SCR催化剂对汞的氧化活性提高了TM属于TOXECON改进技术,为了降低工程造价,对1.5~2.0倍,SO2转化活性降低50%。目前,该技原有除尘器稍加改造,在后级电场间加装活性炭喷术已在美国640MW机组和德国550MW机组上得射格栅。该技术可保证前几极电场捕集的飞灰品质到应用。不受影响,改造工程量小,对电站系统影响小,是传(2)对于没有安装SCR系统的电厂,可在除尘TM统活性炭喷射技术和TO
7、XECON技术的综合优化器和FGD装置之间安装专用汞催化剂。此类催化方案,如图3、图4所示。剂属于贵金属催化剂,低尘布置,催化剂用量较少,代表性催化剂为JohnsonMatthey公司的贵金属催化剂,目前已完成200MW等级机组的工业示范。我国湿法烟气脱硫技术普及率较高,燃煤锅炉的脱硫装机比例超过85%,其中90%采用湿法脱硫02+技术。因此,为降低除汞成本,将Hg转化成Hg,充分利用湿法脱硫技术进行同步除汞的综合控制技术,是符合我国国情的技术策略。2流场模拟技术在脱汞领域的应用流场模拟技术(CFD)是活
8、性炭喷射和催化氧化脱汞技术的核心技术之一,是用计算机模拟方法来指导烟道、反应器及喷射系统的设计。对于催化氧化技术来说,核心反应器为固定床催化反应器,通过CFD技术可以优化烟道及催化反应器的流场,保证催化氧化的性能达到设计值并保持系统压降较低,从而降低能耗。对于活性炭喷射技术来说,应用流场模拟技术进行烟道、导流板设计,优化活性炭喷射格栅设计,可确保在较短的混合距离内活性炭粉与烟气充分均匀接触,减少昂贵的吸收剂消耗,
