活性炭

煤电机组实现超低排放后，Hg和SO等非常规污染物成为燃煤电厂下一步烟气污染物治理工作的重点。烟气Hg和SO，污染对环境危害大，严重威胁人体健康，而且超低排放后SO浓度升高，给煤电机组带来空预器堵塞、设备腐蚀、有色烟羽等一系列问题。北京市地方标准要求燃煤锅炉承排放浓度限值为0.5Hg/Nm，杭州市地方标准已将燃煤机组SO，排放浓度限值列入征求意见稿。 现有环保设备对Hg和SO的协同脱除能力无法应对未来更严格的环保标准要求。燃煤电厂脱除烟气中Hg和SO主要采用单一污染物控制技术，即采用改性活性炭/改性飞灰吸附技术和湿式电除尘技术来分别脱除烟气中Hg和SO。然而，随着污染物控制种美不断增加，烟气净化设备数量逐渐增多，不仅提高了设备投资和运行费用，还使整个末端污染物治理系统更加庞大复杂，占地大、能耗高、运行风险大、副产物二次污染问题十分突出。同时，湿式电除尘设备安装在烟道尾部，在一定程度上能解决燃煤机组SO减排问题，但不能改善上游设备的工作条件，解决不了空预器堵塞、烟道腐蚀等影响机组安全可靠性的问题。利用一套设备实现多污染物协同脱除，已成为当前燃煤电厂可持续发展的必然选择。

设计同时具有高质量活性和高体积活性的锂离子电容器(lithium-ion capacitor，LIC)复合正极材料。 方法 借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、康塔全自动比表面和孔径分析仪、四探针测试仪，通过实验分析了颗粒之间的微观形貌、堆叠方式、接触模式和界面特性对复合电极的电导率、电学性质的影响规律。 结果 将介孔活性炭(mesoporous activated carbon，MC)与单分散石墨烯/单壁碳纳米管杂化物(graphene/single-walled carbon nanotube hybrid，GNH)混合，紧密压缩制成锂离子电容器正极材料。GNH均匀地包裹在MC颗粒表面，与MC面对面接触，增大接触面积；而且GNH在MC颗粒之间形成均匀的三维导电网络，提供了快速的电子传导。另外，GNH具有开放结构，会优先吸附电解液离子，与MC界面间存在浓度梯度；同时，GNH具有较高的导电性，与导电性较差的MC界面间存在接触电势差效应。两者共同促使GNH和MC界面之间形成快速的离子和电子双传输路径，促进离子在MC内部的扩散，从而避免了高电流密度下因离子扩散缓慢而造成的容量损失。 结论 添加5% GNH提高了倍率性能，并且在不牺牲堆积密度的前提下同时提高质量和体积能量密度。

目的 燃煤电厂湿法烟气脱硫技术产生了大量含有重金属的废水，为脱除废水中的重金属，提出了氧化钙和偏铝酸钠沉淀耦合活性炭吸附法。 方法 在实验室研究沉淀法投料比、温度和pH值对吸附特性的影响，并对吸附剂种类和吸附层高参数进行优化。基于此，在三河电厂300 MW燃煤机组进行工程实验，在现场设备基础上加沉淀剂给料机与吸附装置并考察吸附效果。 结果 在最佳投料速度为160 kg/h、流速为1 m3/h、吸附高度为10 cm时，重金属脱除效率整体有明显提升。对比电厂原出口重金属含量，加装混合沉淀吸附装置后，铅、铬、铜、镍脱除效率分别提高了33.24%、81.93%、35.22%、57.52%。 结论 氧化钙和偏铝酸钠沉淀耦合活性炭吸附法能够有效地促进脱硫废水中重金属的脱除，为燃煤电厂废水的深度脱除提供了数据指导。

本项目属于大气污染防治领域。我国能源资源禀赋决定煤炭的基础能源地位将维持相当长时间。发电用煤约占我国煤炭消费的50%，解决好煤电行业污染物排放控制问题，不仅可以降低生态环境损害和大气污染，也会对其他非电煤炭消费行业起到积极的示范引领作用。 项目依托300MW燃煤机组，引出锅炉省煤器后实际烟气，采用技术研发和试验研究相结合的方法，开发了燃煤烟气多污染物深度脱除技术和装备，掌握了多种污染物脱除过程中相互影响规律，实现了工程应用和推广。 项目获授权国内外发明专利6项，实用新型专利7项。研发的宽温度窗口催化剂解决了锅炉低负荷NOX超标难题，湿式机电耦合除尘实现了与脱硫塔一体化布置，节约了用地，降低了水耗，改性飞灰脱汞技术运行成本仅为活性炭脱汞的1/6。主要研究成果已在三河电厂、徐州电厂、宁海电厂、嘉华电厂和中国石化南阳化工有限公司等污染物深度脱除工程中得到应用。取得了良好的经济和环境效益。本项目完成创新研究平台建设和多个新技术的研究与开发，具备良好的拓展功能，形成技术开发－中试验证－成果应用的科技成果转化机制，助力燃煤烟气污染物深度控制技术发展。其成果必然会带动环保技术和装备制造产业升级，打造“清洁煤电”新名片，提升国际竞争力。

项目属环保领域，经中国电机工程学会组织鉴定，成果居国际领先水平。 环保政策标准日益严格，重金属汞（Hg）和三氧化硫（S03）等非常规污染物已成为煤电机组下步减排治理的重点。烟气中Hg浓度低、形态分布复杂，检测和控制难度大；加装SC后SO3浓度升高导致空预器堵塞、设备腐蚀、有色烟羽等问题凸显，严重影响机组安全、经济运行，但$03源头治理在国内尚未引起重视。现有活性炭脱汞、湿式电除尘脱$03等单一脱除技术存在系统复杂、建设投资大、运行成本高等问题，采用一套设备同时脱除Hg和S0，因两者理化特性差异大而一直难以实现，亟需在排放预测、基础理论、工艺设备等方面取得突破。项目开发了Hg和S03排放预测与协同脱除技术，首次完成了工程示范，为煤电机组多污染物协同脱除提供了完整的理论依据、技术路线和工程实现方法。