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华北电力大学袁博:烟气多污染物一体化脱除技术有助于解决费用偏高和二次污染问题

北极星储能网  来源:北极星储能网    2018/12/19 19:30:37  我要投稿  

北极星储能网讯:总体来看,传统的烟气治理技术以及提到的超低排放改造技术,他们存在的问题主要包括,传统的技术属于分级治理,是串联的结构,脱硝部分负责脱硝,脱硫部分负责脱硫,占地面积比较大,社会的投资以及系统的运行费用偏高,还有容易产生二次污染的问题,以及系统稳定性比较差,像钢铁行业、窑炉以及民用锅炉方面的经济性和适应性都不太好,因此我们致力于一体化控制技术。烟气多污染物一体化脱除技术研发,以氧化和吸收的方式实现脱除。

2018年12月19日,京津冀氢能产业发展暨环境治理大会于河北威县召开,本次会议由河北省威县人民政府、华北电力大学国家大学科技园、中关村华电能源电力产业联盟联合主办,中国电力云平台、北极星电力网承办,北极星储能网将对此次会议进行现场直播。华北电力大学袁博做了《燃煤烟气多污染物一体化控制》的主题演讲。

华北电力大学袁博.jpg

以下为发言实录:

华北电力大学袁博:大家好,下面我为大家带来《燃煤烟气多污染物一体化控制》。现在大气污染物、水污染物等已经成为制约国民经济快速发展的可持续因素,空气污染问题已经引起了国家和社会的广泛关注。政府也先后出台了很多包括火电厂的排放标准,2015年开始了全国范围内的超低排放改造,也都是政府非常重视大气污染控制这块。烟尘治理方面,传统的还是静电除尘器、布袋或电袋和湿电等,我们进行了改造,发展低温除尘器适应改造需求。二氧化硫方面主要是单塔双循环和双塔双循环的方法,超低排放方面主要还是对于传统的湿法,吸收塔内的优化,以及新型脱硫技术的开发。氮氧化物方面是低碳燃烧器以及烟气治理,效率方面是符合国家污染物控制排放标准。超低排放还是采用新型的液氧燃烧气。重金属这方面主要是汞,对于烟气中汞的技术是活性炭脱汞技术,有炉内和喷射脱汞技术,对烟气里面的汞进行吸附。还有就是三氧化硫的问题,也有采用喷如碱液的方式。

总体来看,这些传统技术以及提到的超低排放改造技术,他们存在的问题主要包括,传统的技术属于分级治理,是串联的结构,脱硝部分负责脱硝,脱硫部分负责脱硫,占地面积比较大,社会的投资以及系统的运行费用偏高,还有容易产生二次污染的问题,以及系统稳定性比较差,像钢铁行业、窑炉以及民用锅炉方面的经济性和适应性都不太好,因此我们组致力于一体化控制技术。烟气多污染物一体化脱除技术研发,以氧化和吸收的方式实现脱除。主要的办法是加入氧化剂。

另外一类是预氧化吸收技术,在吸收之前将烟气中的一氧化氮等重金属氧化,在后端的技术中实现吸收。主要的方法是通过一些热力火化、臭氧、光催化等方法产生氧化型比较高的活性物种,实现一体化脱除。

目前来说,对于一体化脱除技术存在的问题,针对国内外一体化研究存在的问题(前期973、863项目,半干法):氧化、硝酸盐等二次环境问题、运行费用问题和超低排放对脱出效率的要求等。一体化脱除问题存在的问题,因为是半干法,所以脱除效率不能实现双低排放的要求,我们发展的预氧化希望是在前端增加一个预氧化装置。我们在前期做了大量的实验,也证明我们的氧化剂可以在优先氧化一氧化碳,而不是优先氧化二氧化硫,氧化之后的产物和二氧化硫后续的塔内吸收,避免二氧化硫的氧化。这个是整体的一个预氧化脱除方案的构想,对于我们这个构想,在实验室开展了一系列的工作,通过前端的钢瓶模拟烟煤燃气,通过图像上展示的热力发生装置,在后端的氧化装置内实现充分的混合,可以发生快速的氧化,将模拟烟气中的一氧化碳和汞实现高价态的转化。在我们实验室内部搭建了这个平台,预氧化再吸收的脱除方案,右下角是预氧化器,在这里面,前端的倒U型以喷准的方式,将氧化剂溶液喷进去。烟气里面最开始有一个烟气加热器,烟气本身有一定热量,外侧也会有加热装置,保证在倒U型氧化器内部可以替代污染物充分混合氧化,氧化完之后在后端的自己实验室搭建的塔内实现吸收。氧化工艺的提出在这个氧化平台上开展了一系列的实验。

介绍一下我们课题组做的科研上的探索目前,首先是高铁氧化剂脱硫脱硝脱汞实验,我们取得了比较好的脱除效果,脱除效果是96%到100%,这个研究成果也是发了环境领域的ESD。

第二部分是除了上述讲到的高价铁氧化剂之外,我们还做了超价金属氧化剂脱硫脱硝脱汞实验,脱硝效果并不是很明显,没有到60%。

第三部分我们考察了Fenton型符合氧化剂脱汞实验,脱汞效率只有30%左右,所以它本身脱汞效率并不是很理想,这点我们后续也有大量的实验去考察这个原因。因为对于零价汞的选择性来说并不是很好。从图上可以看出,通过Fenton添加盐酸和氯化钠,以及考察了溴,发现脱汞效率比较明显。我们在这个基础上也发表了一些论文,通过这个脱汞实验的规律,开展了Fenton开展的联合脱硫脱硝脱汞实验研究,脱硫效果达到100%,脱汞达到了80%。

第五个方面开展了H2O2/S符合氧化剂脱硫脱硝脱汞实验及反映机理,我们将整个的反应机理画了一张示意图,氧化体系内起到主要作用的是氧化根自由基,这个获得的效果比前者更好一点,脱硫脱汞效率达到90%以上。

第六个是H/NaCIO号符合氧化剂脱硫脱硝脱汞实验及反应机理,我们这里面汞的氧化主要靠二氧化氯,而过氧化氢产生的羟基自由基是为了产生一氧化氮的氧化,这部分获得的脱硫效率是95%,脱硝和脱汞都在90%以上。

我们课题组开展了过氧化氢和铁基催化剂,开展了类H/HNA-nZVI体系脱硫脱硝脱汞实验。

第八部分介绍一下过渡态金属化合物催化氧化脱除烟气中多污染物,通过考察合成的一系列化合物,通过它和PMS、过硫酸钠、过硫酸碱混合,提升它的氧化能力,使它产生硫酸根自由基,硫酸根自由基比羟基自由基氧化能力要强,在水环境下产生羟基自由基,我们选择了两种自由基的,间接证明了整个反应体系内,因为加入MEOH。我们在氧化多种污染物的过程中起到最主要作用的是硫酸根自由基。

这是我们基于前面的研究结果,后续开展的一些工业化实验,这个是我们在开展的一个半干法,掺杂熟石灰做的实验,获得的实验结果,前期取了五组取样结果,脱硫效率是96%,脱硝是82.6%,脱汞是87.6%,证明我们的效率其是比较稳定的。

这个是我们基于刚才提到的实验室开展的中式实验室上的工业测线的研究,这是一个U型的氧化剂,起到一个气态氧化剂的发生和污染物的混合,在预氧化器内部发生氧化反应,在图片右端展示的吸收装置,两个混合之后实现反应。这个是我们今年年初在洛阳做的,我们做的这个课题任务是对于线型污染物,通过控制脱硝装置的量,在氮氧化物的入口,已经处理完脱硝之后,在它基础上做的实验,所以氮氧化物的入口是50%多,经过处理之后到了30%。当时为了挽留这个课题的指标,控制的氧化剂的用量等并没有做得特别优化,所以脱硫效率是比较好的,脱硝效率到了50%左右,脱汞效率做到了80%左右。

最后是我们华北电力大学主要的研究平台,我们这些科研的基础,我们自己实验室做的一些分析表征手段,这是一些实物图,这是我们环境学院在保定校区的大型的实物图,我们做的是电袋复合除尘装置,还有SCR脱硝装置,这是我们在实验室做的湿式脱硫实物图,这是半干法脱硫装置,这是刚才提到的一体化脱硫脱硝脱汞装置,这是湿法脱汞装置,还有二氧化碳装置,最后是燃煤烟气发生装置,还有环境风洞。这就是我的汇报,谢谢大家!

(以上内容根据速记整理,未经嘉宾审核)

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