研究机构 

环保减排技术研究所

科研成果

(1)燃煤烟气中多种重金属污染物的联合控制技术

将国外先进技术与我国煤种和电厂特点相结合,中心形成了通过电厂改性飞灰吸附烟气中重金属从而实现联合脱除的技术路线,通过将改性飞灰吸附剂在烟道中的喷射,吸附烟气中的气相重金属并进一步固化,减少重金属向大气中的排放。其特点是:(1)从复杂燃烧过程中重金属共性迁徙特性研究出发,获得燃煤电厂全流程重金属的物料平衡及不同烟气净化装臵对汞、砷和铅重金属的转化规律,指导高效低成本烟气重金属吸附剂的开发;(2)对大量飞灰样品进行筛选、改性和优化得到最优高吸附性能的重金属吸附剂,并研究吸附剂的喷射工艺;(3)根据电厂机组运行条件,制定具体的脱除重金属技术方案,选用前期实验室得到的改性飞灰吸附剂最优配方,在示范电厂机组上开展吸附剂喷射;(4)研究重金属的二次释放规律,并对该技术的可靠性、实用性和经济学进行具体评估。最终获得高效低成本无二次释放的燃煤电厂重金属污染物控制技术

(2)烟气排放重金属污染快速检测技术和便携式仪器

本技术成果基于在线取样、离线分析方法监测烟气中汞和铅等重金属污染物的含量。仪器研发主要包括采样系统、质控吸附系统及分析检测系统三部分,每个系统都有相应的校正子系统以保证仪器测量的准确性;技术研发中首先研发烟气重金属高精度无干扰采样技术并研发适应高温高灰环境的取样枪,从而获得工业过程中真实烟气的定量气相组分;然后通过研发的改性吸附材料将烟气中的重金属污染物完全吸附;最后通过研制的步进解析原子吸收光谱仪将吸附材料中的重金属进行分析检测。其中取样枪实现了在高温烟气环境下的操作,吸附材料对汞和砷的吸附具有高效率,汞砷便携式分析仪器的研发过程中采用分析化学的质量保证和质量控制原理,仪器的每个组部分都有相应的校正子系统以保证仪器测量的准确性。

图1 烟气重金属取样装置

同时,研究团队开发了高温烟气取样装置,解决了高湿和高灰干扰的技术难题;开发了高效汞吸附管,满足美国环保署30B质量标准。

(3)烟气脱硫脱硝一体化技术

现有电厂对烟气中二氧化硫和氮氧化合物采用不同的装置分别进行脱除,其中二氧化硫以湿法脱除技术为主,氮氧化合物主要采用NH3选择性催化还原(SCR)技术。为了提高烟气中脱硫脱硝的效率和降低热能损耗,国内外学者提出了烟气中SO2和NOx活性焦一体化脱除技术,但是需要解决活性焦硫容量小、耐压强度和耐磨强度低、抗氧化性和抗毒性能差及生产成本高等诸多技术难题。

图2 脱硫脱硝一体化技术示意图

研究团队针对不同品种煤合成活性焦优化其合成工艺技术,考察了改性活性焦/粉煤灰脱硫脱硝一体化技术的相关机理,掌握了活性焦/粉煤灰的硫容、强度、粒度与其改性工艺的相互关系,设计和建造不同类型的小型反应器并评价改性活性焦/粉煤灰同时脱硫脱硝的性能,优化活性焦生产工艺。

(4)尾部烟气CO2低能耗脱除关键技术及系统集成

研究团队通过系统优化方法提出了多种CO2脱除系统与火电厂系统集成技术,主要包括中低压缸之间抽汽的余压回收方案、煮沸器出口热提供汽水系统的低温回热、再生塔顶部CO2-H2O冷却放热提供汽水系统的低温回热、等等。通过合理假设CO2生产系统采用多级压缩冷却流程,将这部分冷却热利用于加热汽水系统的低温回热;根据北方冬天需供暖的特性,提出了燃煤发电-CO2捕获-供热一体化系统。通过这些集成方法,可以有效地降低由CO2脱除系统所导致燃煤电厂的能耗惩罚。


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