【所屬領域】
能源環(huán)保
【痛點問題】
煤炭作為我國最主要的一次能源，其清潔高效利用一直是國家的重大戰(zhàn)略需求，在今后較長時期內(nèi)仍將是保障我國能源安全穩(wěn)定供應的壓艙石。燃煤排放的砷、硒、鉛等重金屬總量較大、毒性強，受到廣泛關注。少數(shù)發(fā)達國家制定了限定某些重金屬元素的排放標準。美國EPA于2016年修訂了燃煤電廠砷、硒、鉛等重金屬的排放標準，其電廠主要通過煤種控制和洗選等技術達標，日本也通過控制進口燃煤品質(zhì)等手段實現(xiàn)重金屬減排。
我國動力煤用量大、種類多，高于重金屬平均值的煤種覆蓋9大煤炭主產(chǎn)區(qū)，占全國煤炭總量的66%，特別是高鉛、硒、砷（三類以上）煤占20-30%，現(xiàn)有發(fā)達國家以控制煤種為主燃煤重金屬控制策略不適合我國國情。我國燃煤電廠SO2、NOx、顆粒物超低排放控制已處于世界領先水平，但缺乏砷、硒、鉛等重金屬的控制標準和支撐技術。
【成果介紹】
本成果提出了一種燃煤過程中砷、硒、鉛等重金屬的控制技術。本成果采用了“科學問題突破—關鍵技術研發(fā)—裝備開發(fā)與集成—示范工程”的技術路線，基于“形態(tài)定向轉(zhuǎn)化并固定”思想，將爐內(nèi)與尾部調(diào)控技術相結(jié)合，促進細顆粒態(tài)和氣態(tài)重金屬向粗顆粒態(tài)和易溶態(tài)轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)燃煤電廠不同濃度重金屬高效控制。
該技術與超低排放技術互補，具有模塊化、可移植性強的特點，既可單獨使用，又可以組合使用來滿足煙氣特點和排放需求。模塊化特點使其燃料、爐型、工況和成本適應性強，不僅適應不同煤種，還適應生物質(zhì)、污泥、城市生活垃圾等燃料的耦合摻燒；不僅適應煤粉爐，也適應流化床等爐型；不僅適應電力行業(yè)，也可拓展至非電行業(yè)。
圖1 燃煤重金屬控制總體思路
圖2 尾部煙氣重金屬強化脫除技術體系
圖3 重金屬控制技術工程應用示范
【技術優(yōu)勢】
現(xiàn)有燃煤電廠重金屬控制多采用超低排放技術（低低溫電除塵、電袋除塵、濕式電除塵、脫硫增效、SCR催化劑等）實現(xiàn)重金屬的協(xié)同控制，但重金屬污染物含量范圍寬，形態(tài)復雜，使得超低排放技術對重金屬的捕集普適性和協(xié)同控制能力不強，適用性差。
本技術針對煤中重金屬濃度、種類差異，基于“轉(zhuǎn)化與固定”思路，將爐內(nèi)與尾部調(diào)控技術相結(jié)合，促進重金屬由細顆粒態(tài)、氣態(tài)向粗顆粒態(tài)、高毒性向低毒性轉(zhuǎn)變，技術選擇性強，針對不同重金屬特征的煙氣構(gòu)建模塊化控制策略，實現(xiàn)重金屬污染物的高效低成本控制。
【技術指標】
在3臺300MW以上機組的技術驗證表明:
1）燃用典型重金屬煤種排放濃度達到砷≤0.6μg/m3，硒≤5.1μg/m3，鉛≤0.9μg/m3，
2）燃用高重金屬煤種排放濃度達到砷≤1.3μg /m3，硒≤1.4μg /m3，鉛≤0.7μg/m3，
3）排放指標全面優(yōu)于美國EPA重金屬排放標準(砷≤2.6g /m3，硒≤7.9μg /m3，鉛≤2.6μg/m3），
4）并且脫硫廢水運行成本較傳統(tǒng)工藝降低79.2%，產(chǎn)生的沉淀污泥減少83.5%。
【資質(zhì)榮譽】
獲華中科技大學2022年度十大學術進展。
【技術成熟度】
本項目成果研究目前處于已有樣機階段。
【應用場景】
本成果可面向國內(nèi)的煤炭發(fā)電廠，如山西陽城電廠，河北曹妃甸電廠，新疆神火電廠，湖北鄂州電廠，河北三河電廠，遼寧東方電廠等企業(yè)開展技術合作。
【市場前景】
根據(jù)我國生態(tài)文明社會建設要求，未來將執(zhí)行更加嚴格的重金屬排放標準，生態(tài)環(huán)境部已在2022年發(fā)布的《關于進一步加強重金屬污染防控的意見》中提出，要對鉛、汞、鎘、鉻、砷五種重點重金屬污染物排放量實施總量控制。
本技術針對化石燃料及其他燃料（如生活垃圾、工業(yè)垃圾等）燃燒過程中釋放的重金屬污染物進行高效控制，可廣泛應用于電力、鋼鐵、水泥、化工、垃圾處理等行業(yè)，解決以上生產(chǎn)過程中的重金屬污染物排放難題，具有廣闊應用前景。預估潛在市場規(guī)模在百億級別。
【知識產(chǎn)權(quán)】
本成果已申請并授權(quán)了多項中國發(fā)明專利。
【合作方式】
技術開發(fā)、面談等。
【聯(lián)系方式】
CG23013
