Transcript Slide 1 - The McIlvaine Company

基于活性碳-聚合物复合材料的烟气
除贡技术
W.L. Gore & Associates, Inc.
April 2011
概要
•
•
•
•
简介
实验室试验
现场试验
总结
W. L. Gore &
Associates
简介
• 用于烟气脱汞 (Hg) 的活性炭技术：
– 碳注射：低汞 (Hg) 容量、煤灰污染
– 固定碳床：被硫氧化物 (SOx) 或其它酸性气体饱和、需要经
常床层再生
• Gore 公司的碳-聚合物复合材料 (carbon-polymer composite,
CPC) 胶带：
– 活性炭（经过化学处理）和含氟聚合物复合胶带
– 应用于固定床结构
– 大大减少被硫氧化物 (SOx) 或其它酸性气体饱和的机会，
因此，无需经常床层再生
W. L. Gore &
Associates
简介
• Gore 的碳-聚合物复合 (CPC)
材料（续）：
– 烟气条件：低温（< 100 摄氏度）和低湿
（相对湿度 > 50%）
– 硫氧化物 (SOx) 和其它酸性气体被转化
为酸溶液并自动排到 CPC 胶带的外表面，
然后被收集
– 低温操作下，汞 (Hg) 可以高容量地（重
量百分比 > 1.0）附着于碳表面；因此在
吸着剂被汞饱和之前可以长时间有效
– CPC 胶带可制成模形式，实现低压降
– 美国专利：7,442,352 B2 （2008 年），
专利申请人：Lu（陆）与 Wu（吴）
W. L. Gore &
Associates
简介
典型固定碳床应用
烟气硫氧化物
(SOx)、汞
(Hg)
洁净空气
吸附模式
通过高温加热
收集和处理硫氧化
物 (SOx) 的系统
碳床
再生模式
或通过水洗
处理稀释硫酸 (H2SO4)
溶液（酸浓度 < 2%）的
系统
酸溶液
W. L. Gore &
Associates
实验室试验
• 硫氧化物 (SOx) 和汞 (Hg) 脱除－将硫氧化物 (SOx) 转化为硫
酸溶液
空气 + 二氧化硫 (SO2) + 汞 (Hg)
900ppm 带汞
(Hg) 二氧化硫
(SO2)，相对湿
度 65%，65 摄
氏度
W. L. Gore &
Associates
洁净空气
重量百分比约为
37 的硫酸
(H2SO4) 溶液
实验室试验
• 硫氧化物 (SOx) 和汞 (Hg) 脱除－将硫氧化物 (SOx) 转化为硫
酸溶液（续）
二氧化硫
(SO2)
脱除率 (%)
SO2
Removal
Efficiency
(%)
100
试验条件：
• 900ppm 二氧化
硫 (SO2)
80
CPC
CPCtape
胶带
60
• 6 毫克/立方米汞
(Hg)
40
• 4 厘米 x 7 厘米胶
带
一般活性碳
Regular
carbon
20
• 300sccm 流量
• 65 摄氏度
0
0
5
10
15
20
时间（天）
Time
(day)
W. L. Gore &
Associates
25
30
35
• 相对湿度 65%
实验室试验
• 硫氧化物 (SOx) 和汞 (Hg) 脱除（续）－ 汞脱除率
试验条件：900ppm
毫克/立方米汞
(Hg)，相对湿度
65%，65 摄氏度
Test二氧化硫
Condition:(SO2)，6.0
200sccm, 6mg/m^3,
65%RH, 67C,
1.8 gram sample
汞 (Hg)
脱除率
(%)
Hg
Removal
Efficiency
(%)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
Time (hour)
时间（小时）
W. L. Gore &
Associates
100
120
140
实验室试验
• 利用平行板装置脱汞实验（由URS公
司做的实验）
–
–
–
–
–
–
汞：
二氧化硫 (SO2)：
温度：
相对湿度：
气流：
CPC 胶带总长：
流出
20-50 微克/立方米
50 ppmv
140 华氏度（60 摄氏度）
50%
0.8 立方英尺/分钟
3.8 英寸 x 23 英寸（两条）
塑胶板
Gore CPC
胶带
¼”
流入
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Associates
实验室试验
• 利用平行板装置脱汞 （由URS公司做的实验） （续）
– URS 数字模拟：稳定的汞 (Hg) 脱除率 = 80%
穿透百分比（入口汞 [Hg] 百分比）
湿式烟气脱硫 (FGD) 洗涤器的汞吸附穿透曲线（采用 166.25 平方英寸 Gore 碳胶带，
在一个平行板结构中试验，温度为 140 华氏度，模拟一座燃煤发电厂下游产生的烟
气）。
稳定的汞 (Hg) 脱除率 = 82%
累积运行时间（小时）
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Associates
实验室试验
• 利用平行板装置脱汞 （由URS公司做的实验） （续） URS 试验后汞 (Hg) 在 CPC 胶带上的分布
URS
试验后碳胶带上的汞
Hg content
on carbon tape(Hg)
after含量分布
URS BT test
胶带上的汞含量
(ppmw)
Mercury
Content on Tape
(ppmw)
600
Tape-2
胶带 2
Tape-1
胶带
1
500
400
300
200
100
0
0
5
10
15
Distance
from Inlet (inch)
距离入口的距离（英寸）
W. L. Gore &
Associates
20
25
Plant Yates – Newnan, Georgia
W. L. Gore &
Associates
小规模现场试验（续）
我们在
我们在这里！
这里！
W. L. Gore &
Associates
小规模现场试验（续）
• Plant Yates 论证 －碳胶带组件（8 月2010 – 2月 2011）
– 有关试验由 Gore、EPRI、URS 和 Sothern Company 共同进行
– 试验在 Southern Company 的 Plant Yates 发电站完成
– 在石灰石湿式除硫设备后收集分流烟气（从烟囱）
• 温度：
~123 华氏度（51 摄氏度）
• 湿度：
100%
• 流速：
13.0 和 24.7acfm（5 和 9.5 英尺／秒线速度）
• 碳胶带：
6 英寸深、直径为 3.8 英寸的圆柱组件（8 个组件）
• 试验日期： 7 月 31 日、8 月 30 日、9 月 16 日、10 月 26 日、11 月 29 日
W. L. Gore &
Associates
小规模现场试验（续）
烟气入口
取样端口
六个组件
八个组件
CPC
CPC胶带组件
胶带组件
液体收集器／排水管
W. L. Gore &
Associates
小规模现场试验（续）
Jelly Roll Reactor At Plant Yates, July 2010 - January 2011
Mercury
Removal Relative
脱汞效率
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
工厂停机系
Plant Outage
System Offline
统脱机
10%
六个组件
汞 (Hg)Hg
脱除总量－
Total
Removal八个组件
- 6 Rolls
汞 (Hg)Hg
脱除总量－六个组件
Total
Removal八个组件
- 8 Rolls
0%
0
20
40
60
80
100
120
140
Operation Time (Days)
操作时间（天）
W. L. Gore &
Associates
160
180
200
小规模现场试验（续）
100
脱汞 (%)
Mercury Removal (%)
90
Linear
Gas Velocity
- 5.0ft/s
气流速度－
5.0 英尺／秒
气流速度－
9.6 英尺／秒
Linear
Gas Velocity
- 9.6ft/s
80
70
60
50
40
30
20
10
0
三个组件
Three-modules
W. L. Gore &
Associates
六个组件
Six Modules
八个组件
Eight
Modules
小规模现场试验（续）
100
二氧化硫
(SO2)Efficiency
脱除率 (%)(%)
SO2 Removal
二氧化硫
(SO2) 脱除
90
80
70
60
50
40
30
20
SO2
Removal
- six modules
二氧化硫
脱除－6个组件
10
二氧化硫
脱除－8个组件
SO2
Removal
- 八个组件
eifht modules
0
0
20
40
60
80
100
操作时间（天）
Operating
Time (day)
W. L. Gore &
Associates
120
140
总结
• 我们用具有独特性能的吸附剂材料 – 碳聚物合复合材料 (CPC) –
来开发用于脱除烟气中的汞和其它污染物的技术
• 该技术基于固定吸附床，该吸附床无需经常性的再生工序
• 现场论证试验显示，CPC吸附床对汞 (Hg)／硫氧化物 (SOx) 的
脱除具有长期的无间断性的效果（在实验的6个月内，没做任何
再生或维护工序）
• 我们将进一步开发该技术，进行中等和全厂规模的现场论证试验；
并作该技术的经济和适用性的评估
W. L. Gore &
Associates