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三、循环流化床锅炉汞排放特性研究
3.1汞总质量平衡的计算
试验时过量空气系数为1.4,经计算得1kg煤完全燃烧所产生的理论烟气量为6.02m3,燃烧添加石灰石时,根据表2算出当工况分别为225MW和300MW时,汞的总质量平衡分别为118.6%和124.8%因为总平衡计算中误差受到很多因素影响,一般如果总平衡在70%-130%,就说明测量结果可以接受[3]。
3.2汞排放特性
从表2可以看出,燃烧产物底渣底灰飞灰以及烟气中的汞含量随着锅炉负荷的升高而升高,这与文献[4]试验结论一致,原因可能与炉内飞灰颗粒浓度及飞灰粒径的改变有关由表2还可以看出,灰中汞含量与灰的中位径呈负相关性,即随着灰的中位径减小,灰对汞的吸附趋于增加基于表2数据,计算出汞在燃烧产物中的分布比例,列于表3,并归纳表2的数据,得到了灰中汞含量与灰的LOI和比表面积的关系,如图1所示。
四、循环流化床锅炉协同脱汞工艺的设计
4.1 烟气汞含量超低排放工艺设计的目的及原理
虽然该研究机组烟气中的汞排放目前基本上能满足现行环保标准,但以此为标准每年会产生0.18t的汞,依然会对环境造成非常大的危害,因此为了进一步降低烟气中的汞含量,达到汞的超低排放,针对该厂现有污染物控制装置,在不影响机组运行的情况下,设计出一套协同脱汞工艺协同脱汞工艺设计原理:该电站现有污染物控制装置是在炉内脱硫装置的基础上增加了尾部增湿活化装置,除尘采用布袋除尘器,因此针对现有装置,选择炉前添加氧化剂使更多的Hg0转化为Hg2+,尾部增湿活化装置使更多的Hg2+转化为Hg(p),从而被FF捕集,实现汞的超低排放工艺如图2所示。
4.2协同脱汞工艺系统
炉前脱汞工艺:炉前选择添加1%CaBr2,主要作用是氧化Hg0,增加Hg2+在总汞中的比例,从而达到脱汞的目的虽然氯元素确实是氧化Hg0的关键元素,但考虑到氯对锅炉受热面可能会引起严重腐蚀,因此选择腐蚀性相对较小但仍具有较强氧化性的同族卤素元素溴(Br)有实验燃煤分别添加1%、3%、5%的CaBr2,虽然5%CaBr2对Hg0氧化效果最好[7],但5%CaBr2相对于1%CaBr2对Hg0氧化率只提高了7%,因此基于对受热面的腐蚀性以及经济性的考虑,选择1%的CaBr2较为合适CaBr2氧化Hg0的机理为:
CaBr2+H2O→CaO+2HBr(1)
4HBr+O2→2Br2+2H2O(氧充足)(2)
2HBr→Br2+H2(氧不足)(3)
Hg0+Br2→HgBr2(4)
Hg0+2HBr→HgBr2+H2(5)
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