【所属领域】

能源环保

【痛点问题】

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，在今后较长时期内仍将是保障我国能源安全稳定供应的压舱石。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。少数发达国家制定了限定某些重金属元素的排放标准。美国EPA于2016年修订了燃煤电厂砷、硒、铅等重金属的排放标准，其电厂主要通过煤种控制和洗选等技术达标，日本也通过控制进口燃煤品质等手段实现重金属减排。

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（三类以上）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。

【成果介绍】

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。本成果采用了“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；不仅适应电力行业，也可拓展至非电行业。

图1 燃煤重金属控制总体思路

图2 尾部烟气重金属强化脱除技术体系

图3 重金属控制技术工程应用示范

【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。

【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≤0.6μg/m3，硒≤5.1μg/m3，铅≤0.9μg/m3，

2）燃用高重金属煤种排放浓度达到砷≤1.3μg /m3，硒≤1.4μg /m3，铅≤0.7μg/m3，

3）排放指标全面优于美国EPA重金属排放标准(砷≤2.6g /m3，硒≤7.9μg /m3，铅≤2.6μg/m3），

4）并且脱硫废水运行成本较传统工艺降低79.2%，产生的沉淀污泥减少83.5%。

【资质荣誉】

获华中科技大学2022年度十大学术进展。

【技术成熟度】

本项目成果研究目前处于已有样机阶段。

【应用场景】

本成果可面向国内的煤炭发电厂，如山西阳城电厂，河北曹妃甸电厂，新疆神火电厂，湖北鄂州电厂，河北三河电厂，辽宁东方电厂等企业开展技术合作。

【市场前景】

根据我国生态文明社会建设要求，未来将执行更加严格的重金属排放标准，生态环境部已在2022年发布的《关于进一步加强重金属污染防控的意见》中提出，要对铅、汞、镉、铬、砷五种重点重金属污染物排放量实施总量控制。

本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，可广泛应用于电力、钢铁、水泥、化工、垃圾处理等行业，解决以上生产过程中的重金属污染物排放难题，具有广阔应用前景。预估潜在市场规模在百亿级别。

【知识产权】

本成果已申请并授权了多项中国发明专利。

【合作方式】

技术开发、面谈等。

【联系方式】

CG23013