煤与石油焦混燃的循环流化床锅炉重金属、SO_x和Cl排放特性

发布时间：2020-06-28 06:55

【摘要】：燃煤电站是重金属、SO_x和HCl等大气污染物的主要排放源,由此造成的环境污染问题已引发社会的高度关注。石油焦富含硫、氮、钒和重金属等化合物,属于劣质、高污染燃料。开展混燃煤与石油焦的循环流化床锅炉重金属、SO_x和Cl等污染物排放特性研究对于解决燃煤电站环境污染问题具有指导意义。本文选取三台燃用煤/煤焦混合物、额定蒸发量为410 t/h的循环流化床锅炉为研究对象,分别采用美国环保部推荐的Ontario Hydro Method(OHM,安大略法)及EPA Method 30B、EPA Method 29、EPA Method 8和EPA Method 26A对汞、其他重金属、SO_x和Cl等污染物的迁移和排放特性进行了研究,并考察了电厂现有的污染物控制装置对汞及其他重金属、SO_x和Cl等污染物的脱除效果。汞排放测试结果表明:汞的质量平衡率在83.9~122.7%之间。OHM法和EPA Method30B法在工业级别CFB锅炉的总汞浓度测试上均表现出良好的可适性。燃料中的汞经过燃烧和迁移转化后绝大多数都进入了除尘器飞灰和烟囱排气中,范围分别在61.36~67.71%和22.22~33.35%之间。ESP和FF对颗粒态汞Hg~p的脱除效率达92%以上,FF相对于ESP有更高的气态汞脱除效率。气态Hg~(2+)由于易溶于水的性质可以大部分被WFGD装置脱除,但WFGD装置中Hg~0的二次释放造成了WFGD整体脱汞效率不高。三台CFB锅炉烟囱排气出测得的烟气中总汞浓度均低于GB 13223-2011中规定的30μg/m~3的限值。As、Cr、Cd、Ba、Mn、Pb和Cu等重金属元素排放测试结果表明:重金属平衡率在78.57~121.08%之间。燃料中的As、Cr、Cd、Ba、Mn、Pb和Cu等元素最终主要迁移至除尘器灰和底渣中,分别占到重金属总排放的57.34~92.12%和6.29~35.78%。在除尘器进口,颗粒态重金属是烟气中重金属的主要存在形式,占比达96%以上。除尘设备对颗粒态重金属的平均脱除效率达98%以上。WFGD对烟气中的重金属元素有进一步的洗涤脱除的作用,脱除效率在34.54~70.07%之间。Pb、Cu和Ba等元素更易富集在飞灰这样的细颗粒物上。Mn、Cd和Cr等元素在底渣和飞灰当中的富集趋势相当。SO_x排放测试结果表明:在CFB锅炉空预器出口,烟气中SO_3/硫酸雾所占比例较低,范围在0.83~1.99%之间,且比例与烟气中含氧量呈正相关关系。ESP和FF对SO_3/硫酸雾脱除作用不明显,对颗粒态硫的脱除效率达95%以上;WFGD对SO_3/硫酸雾有一定脱除效果,脱除效率达62.66~67.82%。CFB锅炉燃料中硫经过燃烧和污染物控制装置后,绝大部分迁移至灰渣和湿法脱硫产物中,分别占硫总输出的56.79~70.12%和29.25~41.70%。Cl污染物排放测试结果表明:燃料中有86.1%以上的Cl以气态形式释放入烟气中。在锅炉出口的烟气中Cl主要以HCl的形式存在,比例高达85.14%~87.96%。除尘设备和湿法脱硫塔对烟气中Cl的脱除效率分别为15.6~19.68%和91.2~96.1%。燃料中Cl主要迁移至脱硫废水和脱硫石膏中,分别占76.1~80.2%和11.3~12.8%;最终只有1.4~4.3%的Cl排放到大气环境中。燃煤电厂现有污染物控制装置对燃煤烟气中的重金属、SO_x和HCl等污染物均有一定的脱除作用,因此燃煤电厂粉煤灰、脱硫石膏的综合利用和脱硫废水排放过程中可能会引起的重金属、S和Cl的二次污染问题应该引起足够重视。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK229.66;X701
【图文】：

原理图,循环流化床锅炉,原理图

和神经系统关系最密切的金属元素，锰中毒可导致肺水肿、窒息有毒元素，中毒症状有呕吐、绞痛、腹泻、短暂的血压升高、痉挛性有毒重金属，铅超标会影响儿童的智力，包括说话能力、记忆力些燃煤污染物特别是重金属、SO3和 HCl 的排放，一些和政策。美国环境保护署于 2011 年 11 月正式颁布了《MercuryandAirToxicsStandards,MATS），其中对 Hg的排放限值加以规定[9]。中国政府也在 2011 年 7 月发准》中首次提出燃煤电站汞及其化合物排放限值为 30月 1 日正式实施[10]。2014 年 9 月，国家发展和改革委员减排升级与改造行动计划(2014—2020)》中提到了大气 SO3、汞、砷等非常规污染物的排放[11]。因此，开展常规污染物排放特性的研究对于解决燃煤电厂多种污染义。床燃烧技术

赋存形态,重金属元素

图 1-3 煤中重金属元素赋存形态[49]表 1-5 重金属元素的分类[45-46]类别性质元素不挥发元素在燃烧后的底渣和飞灰中分布均匀 Mn中等挥发元素主要分布在细颗粒上或者与自身矿物质结合成细颗粒As、Cr、Cd、Pb、Cu、Ba、Zn、Sb易挥发元素燃烧过程中大部分挥发，主要以气相形式排放到大气中Hg、Se2.2.3 燃煤烟气重金属排放控制技术与汞类似，目前燃煤电站也没有专门针对其他重金属元素的脱除装置，主要是依下技术来实现对重金属污染物的脱除：（1）物理洗选煤技术：研究表明，由于燃烧金属元素主要会吸附在飞灰颗粒上或者与自身结合形成的细颗粒上，因此通过先进理洗选煤技术可以脱除约 50~70 %的 As，26%~50%的 Cr，0~75%的 Cd 和 0~50%[50]。（2）固体吸附剂喷射技术：该技术是指在燃烧过程中，通过喷射常见的固体吸

【参考文献】