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

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


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


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）


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


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


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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60

80

100

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


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

0

10

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30

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0 20 40 60 80 100 120 140

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

(%

)


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”


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）。


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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0 5 10 15 20 25

Distance from Inlet (inch)

Merc

ury

Co

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nt

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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


Plant Yates – Newnan, Georgia


小规模现场试验（续）

我们在这里！我们在这里！



• 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



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



Jelly Roll Reactor At Plant Yates, July 2010 - January 2011

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0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Operation Time (Days)

Me

rcu

ry R

em

ov

al R

ela

tive

Total Hg Removal - 6 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


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Me

rcu

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脱汞

效率



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0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200


Me

rcu

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em

ov

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tive





脱汞

效率




六个组件

八个组件


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Me

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脱汞

效率





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脱汞

效率



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Me

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em

ov

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tive





脱汞

效率




六个组件

八个组件



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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



二氧化硫 (SO2) 脱除

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Operating Time (day)

SO

2 R

emo

val E

ffic

ien

cy (

%)

SO2 Removal - six modules

SO2 Removal - eifht modules八个组件


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


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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