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1、燃煤电站汞排放及其控制技术研究进展摘要本文讨论了汞在煤中的赋存状态并且概述了近年来国内外电厂煤燃烧过程中汞的形态分布以及迁移转化规律研究的最新成果。在此基础上，分析了影响燃煤烟气中汞存在形态的主要因素，并讨论了当前国内外研究进展及工业上控制汞排放的主要技术。关键词燃煤电厂汞烟气形态转化排放控制StudyonthecontroltechniqueandthelawoftransportformercuryresultingfromcombustionofcoalinpowerplantAbstrct:Thispaperreported
2、mercuryoccurrenceincoalandmercuryspeciationandemissionsfromcoal-firedpowerstations.Basedontheabovestudy,thefactorswhicheffectthemercuryspeciationinthefluegashavebeendiscussedandthecontroltechnologyofmetcuryemissionshavealsobeensummarized.Keywords:coal-firedpowerstation
3、;mercury;fluegas;statetransfromation;controltechnology汞是一种可在生物体内和食物链过程中不断累积的有毒物质，又是一种全球性循环元素[1]。尽管自然界本身也排放出汞，但主要的汞污染物还是由于人类活动而产生的。相关研究表明，化石燃料燃烧所排放出的汞约占人类活动排放出汞的70-85%[2]。由于汞在大气中的停留周期很长，毒性较大，因而汞的排放控制研究已成为国际上研究的热点，美国、澳大利亚等发达国家已制定了有关燃煤电站控制汞排放的标准。我国煤中汞的平均含量为0.15mg/kg，由于燃煤占
4、一次能源消耗的75%左右，消耗量巨大，煤燃烧排放汞的总量巨大[3]，由此引起的汞排放污染也开始受到重视，虽然我国政府目前还未出台相关标准，但控制汞排放可谓迫在眉睫，制定相应标准也是大势所趋。燃煤过程中汞的形态分布直接影响到烟气中汞的毒性及其控制，同时也影响到汞在大气环境中的迁徙以及对汞危害性进行的评估。本文着重介绍燃煤电站中汞的形态转化及其控制技术的研究进展。1汞在煤中的存在形态煤中汞的存在形式也是影响汞排放的一个重要因素,尽管有学者提出煤中存在与有机煤岩组分结合的有机汞化合物,但主要还是以与无机物结合形式存在[4]。对于煤中汞的存
5、在形式,许多学者都进行了研究。Finkelman在煤中发现了含汞的硫化物和硒化物,Cahill和Shiley发现煤中的方铅矿含汞,Dvornikov还提出煤中的汞主要以辰砂、金属汞和有机汞化合物的形式存在[5]。煤在地质化学中被归为亲硫元素,因而,煤中的汞主要存在于黄铁矿(FeS2)和朱砂(HgS)中[4]。文献[5]的研究证实了煤中大多数汞以固溶物形式分布于黄铁矿中,特别是后期成因的黄铁矿。刘晶等人[6]用连续化学浸提法测定了3种煤中的汞形态,发现其中可交换态汞占总汞量的0.9%～2.4%,硫化物结合态汞占总量的40.1%～78.
6、3%,有机结合态汞占0.3%～1.5%,残渣态汞占17.8%～57.9%。同时还发现汞在密度较大的煤中质量浓度较大,而密度较大的煤中矿物质的质量浓度较大,这表明汞主要存在于矿物质中。文献[5]对贵州煤中汞的赋态状态研究表明,12煤中大部分汞赋存于能被硝酸浸取的物相中(主要为黄铁矿),而且汞在黄铁矿中的分布是不均匀的。黔西南煤中汞在黄铁矿中的分布也符合这一规律。总之,煤中的汞主要存在于无机矿物质中,特别是黄铁矿中,而且汞在其中的分布是不均匀的。2燃煤电站汞排放2.1燃煤电站中汞的转化过程在燃煤电站中，原煤首先进入制粉系统。煤在破碎的过
7、程中产生热量,由于汞具有很强的挥发性，一部分汞会吸热从煤中挥发出来。文献[7][7]对太原第一热电厂和侯马电厂的煤和灰渣进行分析，发现原煤中的汞有14%在制粉过程中挥发掉。煤粉进入炉膛后,经过燃烧,其中的汞主要分为两部分:一部分伴随着灰渣的形成，直接存留于灰渣和飞灰中。赵毅对2个电厂的实测结果表明，灰渣中汞的质量浓度为0.2298～0.3537mg/kg,占原煤中总汞的13%[7]。而朱珍锦等[8][8]曾对燃用山西贫煤的锅炉在不同负荷下烧成的炉底渣进行取样,测得其中的汞为0～0.044μg/g。煤中的另一部分汞在火焰温度下(>14
8、00℃)随着煤中黄铁矿(FeS2)和朱砂(HgS)等含汞物质的分解,以单质的形态释放到烟气中。煤中汞的具体形态和结构并不影响这一燃烧转化机理,也就是说,在火焰温度下,气态汞主要以单质形态存在。进入炉膛的煤粉中的汞,绝大部分在火焰温度下
