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1、第24卷第4期热能动力工程Vol.24,No.42009年7月JOURNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDPOWERJuly.,2009文章编号:1001-2060(2009)04-0499-04SCR氮氧化物脱除系统对燃煤烟气汞形态的影响1222胡长兴,周劲松,何胜,骆仲泱(1.浙江大学宁波理工学院,浙江宁波315100;2.浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027)摘要:通过标准安大略方法测试分析了某300MW机组的关键词:燃煤;汞;形态;SCR;催化氧化选择性催化还原(SelectiveC
2、atalyticReduction,SCR)脱硝系统中图分类号:TQ534;X701文献标识码:A前后烟气汞形态分布,结合SCR反应脱除氮氧化物(NOx)的化学原理,着重研究了SCR系统对燃煤烟气汞形态的影响。引言研究表明,SCR催化剂(V2O5-WO3(MoO3)/TiO2)对烟气中的汞的吸附作用较小,不影响烟气总汞浓度。但经SCR后,气燃煤汞排放作为主要的环境污染问题之一,其危0态汞的形态发生了较大的改变,Hg浓度从49.01%降至2+害已引起国内外研究者及相关政府部门的关注,并积730%;而Hg浓度由38.96%上升至82.67%。
3、SCR系统中极开展了这方面的控制研究工作。煤中各种汞化合的NH3对汞形态转化没有作用,主要通过系统催化作用下的0物在温度高于700~800时就处于热力不稳定状Cl-Deacon反应和中间体(氧化汞)完成HCl对Hg氧化,最0[1]终形成HgCl2。态,随之分解而形成元素汞(Hg)。表1列举了几[2~4]种在燃煤烟气中的汞化合物的物理特性。表1烟气中几种汞化合物的物理特性熔点(或升华点)炉膛内蒸气压/gm-3水溶性汞化合物/(105Pa)>850(105Pa)(20,105Pa)gL-1(20,105Pa)Hg0-39气态(沸点@35
4、7)14000!20HgCl0∀2.122383转化成气态HgHgCl0800690000002276转化成气态HgHgS584转化成气态Hg0!0.10.0013HgO500转化成气态Hg0∀53000HgSO4450转化成气态Hg0∀反应通常在煤粉炉中,炉膛温度范围大约是1200~1500,几乎所有煤中的汞(包括无机汞和有机汞)0[5]转变成Hg并以气态形式停留于烟气中。在烟气0流向烟囱出口的过程中,烟气温度逐步降低,Hg会与其它烟气成分及飞灰颗粒发生一系列化学物理反0应,最终烟气中汞主要以气相汞(Hg和氧化态汞2+Hg)和固相颗粒汞(
5、Hgp)形式存在,如图1所示。[6~7]研究表明,烟气中汞形态分布主要与燃煤中氯元素含量和温度的影响有关,气相汞在小于4000以HgCl2为主,大于600以Hg为主,400~600之间二者共存。但是受煤种等因素影响,气相汞的图1汞在煤燃烧过程中的形态转化示意图02+形态分布变化较大,Hg与Hg比例从90%#10%[8]到10%#90%不等,大约在70%#30%左右。收稿日期:2008-06-10;修订日期:2008-12-08基金项目:国家自然科学基金资助项目(50476056);国家重点实验室开放基金资助项目(ZJUCEU2007006
6、)作者简介:胡长兴(1979-),男,浙江余姚人,浙江大学讲师,博士.500热能动力工程2009年常规污染物控制设备对最终排入大气的汞形态且连成一串的收集瓶,整个OH法烟气流程如图2有较大的影响。目前我国对燃煤电站污染物控制所示。主要集中于:(1)粉尘控制;(2)SO2污染物控制;(3)NOx污染物控制,主要利用选择性催化还原(SelectiveCatalyticReduction,SCR)和低NOx燃烧器等技术。SCR技术发明于1959年,20世纪70年代日本[9]首先将SCR方法用于控制电站锅炉的NOx排放;到上世纪末,欧洲超过9
7、0%电厂已装载SCR系[10]统;2002年,日本共有折合总容量大约为23.1GW的SCR设备在电力工业使用;美国到2003年已有超过10GW安装了SCR系统;我国火电厂烟气脱图2安大略方法等速汞采样示意图[11]硝工作目前也已起步。本研究主要利用燃煤烟气汞形态测试标准方法采样时,在烟囱取样口插入等速取样枪,抽气泵[12]进行烟气等速取样。抽取的烟气经等速取样枪和连(安大略法,OH法)对国内某300MW机组的SCR装置前后烟气汞形态进行测试分析,结合SCR技术接加热软管进入颗粒过滤器除去飞灰,即得到颗粒反应脱除NOx的化学原理,深入研究了SC
8、R技术对汞(Hgp);干净的烟气经一组(8个)装有化学吸收液燃煤烟气汞形态转化的影响。的撞击瓶进行汞元素的分别吸收,其中前
