科创中国
燃煤过程中砷、硒、铅等重金属的控制技术
发布时间: 2023-09-27
基本信息
合作方式：
技术许可
成果类型：
发明专利
行业领域：
重金属污染物排放
成果介绍
煤炭作为我国最主要的一次能源，其清洁高效利用一直是国家的重大战略需求，燃煤排放的砷、硒、铅等重金属总量较大、毒性强，受到广泛关注。我国动力煤用量大、种类多，高于重金属平均值的煤种覆盖9大煤炭主产区，占全国煤炭总量的66%，特别是高铅、硒、砷煤占20-30%，现有发达国家以控制煤种为主燃煤重金属控制策略不适合我国国情。我国燃煤电厂SO2、NOx、颗粒物超低排放控制已处于世界领先水平，但缺乏砷、硒、铅等重金属的控制标准和支撑技术。
本成果提出了一种燃煤过程中砷、硒、铅等重金属的控制技术。采用“科学问题突破—关键技术研发—装备开发与集成—示范工程”的技术路线，基于“形态定向转化并固定”思想，将炉内与尾部调控技术相结合，促进细颗粒态和气态重金属向粗颗粒态和易溶态转化，实现燃煤电厂不同浓度重金属高效控制。
该技术与超低排放技术互补，具有模块化、可移植性强的特点，既可单独使用，又可以组合使用来满足烟气特点和排放需求。模块化特点使其燃料、炉型、工况和成本适应性强，不仅适应不同煤种，还适应生物质、污泥、城市生活垃圾等燃料的耦合掺烧；不仅适应煤粉炉，也适应流化床等炉型。
成果亮点
1、技术优势：
现有燃煤电厂重金属控制多采用超低排放技术（低低温电除尘、电袋除尘、湿式电除尘、脱硫增效、SCR催化剂等）实现重金属的协同控制，但重金属污染物含量范围宽，形态复杂，使得超低排放技术对重金属的捕集普适性和协同控制能力不强，适用性差。
本技术针对煤中重金属浓度、种类差异，基于“转化与固定”思路，将炉内与尾部调控技术相结合，促进重金属由细颗粒态、气态向粗颗粒态、高毒性向低毒性转变，技术选择性强，针对不同重金属特征的烟气构建模块化控制策略，实现重金属污染物的高效低成本控制。
2、技术指标：
在3台300MW以上机组的技术验证表明:
1）燃用典型重金属煤种排放浓度达到砷≤***μg/m3，硒≤***μg/m3，铅≤***μg/m3，
2）燃用高重金属煤种排放浓度达到砷≤***μg/m3，硒≤***μg/m3，铅≤***μg/m3，
3）排放指标全面优于美国EPA重金属排放标准(砷≤***，硒≤***μg/m3，铅≤***μg/m3），
4）并且脱硫废水运行成本较传统工艺降低***%，产生的沉淀污泥减少***%。
团队介绍
姚洪，华中科技大学能源与动力工程学院教授，煤燃烧国家重点实验室主任。从事固体燃料燃烧及污染物控制、新能源技术开发等研究工作。承担科技部重点研发计划、国际合作、重大仪器、863等项目5项，基金委国际合作重大等项目10项。已发表论文300余篇，国际大会报告30余次，国际会议200余篇，获发明专利40余项。任怀柔国家实验室、科技部面向2035能源领域科技发展战略规划、科技支撑碳达峰碳中和行动方案等专家组专家，享受国务院特殊津贴。
罗光前，华中科技大学能源与动力工程学院教授，作为项目负责人承担重点研发计划子课题、国家自然科学基金项目、中国博士后科学基金项目、国家重点实验室自主创新项目、国家重点实验室开放基金等多项课题。发表论文100余篇，其中SCI收录100余篇，申请国家发明专利48项。
胡红云，华中科技大学能源与动力工程学院副教授，长期致力于固体废弃物热转化及污染物迁移控制、灰渣资源化利用、熔融盐热处理技术研究。作为项目负责人先后承担国家自然科学基金面上及青年项目、国家重点研发子课题、湖北省重大科技专项课题和博士后基金项目各1项，企业委托研发项目5项。
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”军工安防与应急产业科技服务团 (中国兵工学会) 评价时间：2023-11-08
孔见
南京理工大学
教授
综合评价
该成果技术针对化石燃料及其他燃料（如生活垃圾、工业垃圾等）燃烧过程中释放的重金属污染物进行高效控制，对传统重金属污染物排放行业有一定的引领性作用，技术创新性很强，且技术较为成熟，投资回报比较可靠，目标市场处于成长阶段，市场前景广阔。该技术处于国内领先水平，竞争优势明显。
总体而言，该项目技术思路方向很好，未来市场空间大，有利于当前政策要求，转化成熟度很高，值得支持推广。建议强化相应产品开发，加大产业链开发力度。
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