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...
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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
W. L. Gore & Associates
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
再生模式
吸附模式 通过高温加热
或通过水洗
收集和处理硫氧化物 (SOx) 的系统
处理稀释硫酸 (H2SO4) 溶液(酸浓度 < 2% )的系统
酸溶液
碳床
烟气硫氧化物 (SOx) 、汞 (Hg)
洁净空气
典型固定碳床应用
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) 洁净空气
重量百分比约为 37 的硫酸 (H2SO4) 溶液
900ppm 带汞 (Hg) 二氧化硫 (SO2) ,相对湿度 65% , 65 摄氏度
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(续)
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Time (day)
SO2
Rem
oval
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(%)
Regular carbon
CPC tape
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0 5 10 15 20 25 30 35
Time (day)
SO2
Rem
oval
Eff
icie
ncy
(%)
Regular carbonRegular carbon
CPC tape
试验条件:• 900ppm 二氧化硫 (SO2)
• 6 毫克 / 立方米汞 (Hg)
• 4 厘米 x 7 厘米胶带• 300sccm 流量• 65 摄氏度• 相对湿度 65%
时间(天)
二氧
化硫
(S
O2)
脱除
率 (
%)
CPC 胶带
一般活性碳
W. L. Gore & Associates
实验室试验
• 硫氧化物 (SOx) 和汞 (Hg) 脱除(续)- 汞脱除率
Test Condition: 200sccm, 6mg/m^3, 65%RH, 67C, 1.8 gram sample
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Time (hour)
Hg
Rem
ova
l Eff
icie
ncy
(%
)
试验条件: 900ppm 二氧化硫 (SO2) , 6.0 毫克 / 立方米汞 (Hg) ,相对湿度 65% , 65 摄氏度
时间(小时)
汞 (
Hg
) 脱
除率
(%
)
W. L. Gore & Associates
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: 20-50 微克 / 立方米– 二氧化硫 (SO2) : 50 ppmv– 温度: 140 华氏度( 60 摄氏度)– 相对湿度: 50%– 气流: 0.8 立方英尺 / 分钟– CPC 胶带总长: 3.8 英寸 x 23 英寸(两
条)
流入
流出
塑胶板
Gore CPC 胶带
¼”
W. L. Gore & 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%
稳定的汞 (Hg) 脱除率 = 82%
穿透
百分
比(
入口
汞 [
Hg
] 百
分比
)
累积运行时间(小时)
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)。
W. L. Gore & 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
Hg content on carbon tape after URS BT test
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400
500
600
0 5 10 15 20 25
Distance from Inlet (inch)
Merc
ury
Co
nte
nt
on
Tap
e (
pp
mw
)
Tape-2 Tape-1
胶带
上的
汞含
量 (
pp
mw
)
距离入口的距离(英寸)
URS 试验后碳胶带上的汞 (Hg) 含量分布
胶带 2 胶带 1
W. L. Gore & Associates
Plant Yates – Newnan, Georgia
W. L. Gore & Associates
小规模现场试验(续)
我们在这里!我们在这里!
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)
CPC 胶带组件CPC 胶带组件
六个组件
八个组件
取样端口
液体收集器/排水管
烟气入口
W. L. Gore & Associates
小规模现场试验(续)
Jelly Roll Reactor At Plant Yates, July 2010 - January 2011
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Operation Time (Days)
Me
rcu
ry R
em
ov
al R
ela
tive
Total Hg Removal - 6 Rolls
Total Hg Removal - 8 Rolls
Plant OutageSystem Offline
操作时间(天)
脱汞
效率
工厂停机系统脱机
汞 (Hg) 脱除总量- 八个组件
汞 (Hg) 脱除总量-六个组件
Jelly Roll Reactor At Plant Yates, July 2010 - January 2011
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Operation Time (Days)
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Total Hg Removal - 6 Rolls
Total Hg Removal - 8 Rolls
Plant OutageSystem Offline
操作时间(天)
脱汞
效率
工厂停机系统脱机
Jelly Roll Reactor At Plant Yates, July 2010 - January 2011
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Operation Time (Days)
Me
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ela
tive
Total Hg Removal - 6 Rolls
Total Hg Removal - 8 Rolls
Plant OutageSystem Offline
操作时间(天)
脱汞
效率
工厂停机系统脱机
汞 (Hg) 脱除总量- 八个组件
汞 (Hg) 脱除总量-六个组件
六个组件
八个组件
Jelly Roll Reactor At Plant Yates, July 2010 - January 2011
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Operation Time (Days)
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ela
tive
Total Hg Removal - 6 Rolls
Total Hg Removal - 8 Rolls
Plant OutageSystem Offline
操作时间(天)
脱汞
效率
工厂停机系统脱机
汞 (Hg) 脱除总量- 八个组件
汞 (Hg) 脱除总量-六个组件
Jelly Roll Reactor At Plant Yates, July 2010 - January 2011
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Operation Time (Days)
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ela
tive
Total Hg Removal - 6 Rolls
Total Hg Removal - 8 Rolls
Plant OutageSystem Offline
操作时间(天)
脱汞
效率
工厂停机系统脱机
Jelly Roll Reactor At Plant Yates, July 2010 - January 2011
0%
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Operation Time (Days)
Me
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ela
tive
Total Hg Removal - 6 Rolls
Total Hg Removal - 8 Rolls
Plant OutageSystem Offline
操作时间(天)
脱汞
效率
工厂停机系统脱机
汞 (Hg) 脱除总量- 八个组件
汞 (Hg) 脱除总量-六个组件
六个组件
八个组件
W. L. Gore & Associates
小规模现场试验(续)
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Three-modules Six Modules Eight Modules
Mer
cury
Rem
ova
l (%
)
Linear Gas Velocity - 5.0ft/s
Linear Gas Velocity - 9.6ft/s
脱汞
(%
)
三个组件 六个组件 八个组件
气流速度- 5.0 英尺/秒气流速度- 9.6 英尺/秒
W. L. Gore & Associates
小规模现场试验(续)
二氧化硫 (SO2) 脱除
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Operating Time (day)
SO
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emo
val E
ffic
ien
cy (
%)
SO2 Removal - six modules
SO2 Removal - eifht modules八个组件
操作时间(天)
二氧
化硫
(S
O2)
脱除
率 (
%)
二氧化硫 脱除- 6 个组件二氧化硫 脱除- 8 个组件
W. L. Gore & Associates
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
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