燃煤电厂汞排放控制技术介绍

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1、燃煤电厂汞排放控制技术介绍摘要:木文浅要分析r汞在燃煤屮的赋存形态及其排放特性，并根裾影响汞去除率的主要因索，简要介绍了当前一些汞排放控制技术。关键词：赋存形态去除率洗煤活性炭刖目汞是目前主要的全球性污染物之一，在大气中停留吋间长、毒性大，并且具有生物累积作用，对人群健康构成很大威胁。全球每年排放到大气中的汞总量约为5000吨，而燃煤过程中汞排放占相当大的比重。根据美国环保署(EPA)1997年给美国国会的汞研究报告显示，燃煤电厂是最大的汞排放污染源。与燃油相比，燃煤产生的汞排放要高出10倍到1

2、00倍。因此燃煤电厂对于汞污染物的排放控制刻不容缓。一、汞在燃煤中的赋存形态及其排放特性要控制燃煤电厂汞排放，就必须先了解汞在燃煤中的存在形态及其特性，以便对症下药。煤中大部分汞是以固溶物形式存在于黄铁矿中，以硫化物结合态、有机物结合态和残渣态存在，也可能有部分微细的独立汞矿物分布在黄铁矿和有机物组分中。汞是煤中较易挥发的痕量元素之一。煤粉经过燃烧，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；另一部分在火焰温度下随着煤屮黄铁矿(Fes:)和朱砂(HgS)等含汞物质的分

3、解，以单质形态释放到烟气中。，由于炉内高温，单质汞是媒粉中的汞在火焰温度下存在的主要形式。当烟气流出炉膛，流经换热面，烟气温度逐渐降低时，一部分的气相单质汞会被飞灰通过物理吸附、化学吸附和化学反应等途径吸收，从而转化为以颗粒态存在的汞阶⑻，这一部分包括HgCh、HgO、HgSO,和HgS等。一部分的气相单质汞在烟气温度降低到一定范围时，会被烟气中的含氯物质氧化而生成气相氯化汞(HgCl2)。目前学术界认为烟气屮气态二价态汞多数为HgCl2(g)。最后还有一部分气相单质汞仍保持不变，随烟气排出。研

4、究表明，在空气污染控制器的上游烟气中的气相汞中％2+片5080%,单质汞Hg°占20〜50。%煤蒸发燃烧形成灰燃烧后期Hg°(g)Hg2+(g)HgQfe)相Hg(p)组分HgCl,4：HgOHgSO4HgS汞在煤燃烧过程:I气中的可能转化途径二、影响汞去除率的主要因素燃煤烟气中的汞主要有三种形态：二价汞(Hg2+)、单质汞(Hg°)、颗粒汞(Hgp)o脱除汞的有效性取决于烟气中汞的形态分布，而形态分布与飞灰成分、温度、烟气成分如SOx、NOx、氯化物等有关。1)汞的形态对汞去除率的影响Hg°挥

5、发性高且难溶于水，是相对比较稳定的形态，难以被污染控制设备收集。而吨（：12在湿法中较容易溶解，能有效去除Hg2+。2）不同烟气处理方式对汞去除率的影响电除尘器和机械除尘器只能除去被飞灰吸附的颗粒态汞，因此去除效果并不明显，通常不被用于烟气脱汞。烟气的湿法净化和半干法净化装置对汞均有一定的脱除作用，且況法优于半干法。3）煤种的差异对汞去除率的影响不同的煤在燃烧过程中HgQ氧化为Hg2+的比例有很大不同，大致在20〜95%（质量分数）。当煤屮C「含量较高时，氧化态汞的比例也较高。而当钙和碱性成分含

6、量较高时，碱性烟气会与c「反应，降低cr的含量，从而降低汞的氧化。此外，汞在灰分中的固留与灰分中c的含量有很大关系。c的质量分数约占5%时，汞的固留较高，约在80〜100%（质量分数）。三、汞排放控制技术现有的燃煤电厂汞污染控制主要通过以下三种方式：燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞。（1）燃烧前脱汞洗煤是减少汞排放最简单而有效的方法。一般而言，浮选法可获得约2〜37%（质量分数）的去除率。去除率与煤的种类、煤的清洗、分选技术、原煤中的含汞水平等都有关系。美国能源部（D0E）还研究利用其他非物理

7、洗煤方法从原煤中除汞。与传统的洗煤技术相比，先进的化学物理洗煤技术对汞的去除率能够达到64.5%,比燃烧后浄化设备具有更大的经济效益。另外还有煤的热处理技术，此法是在不损失碳素的温度条件不，使烟煤温和热解从而降低汞的排放。有研究人员研究了煤中的汞燃烧前的预脱除过程，结果显示，在280〜C时，大约80%(质量分数)的汞可以被脱除，在此工艺温度下，煤中只有少量挥发性物质损失。温和热解去除有害物的观点为我们提供Y—种新的污染防治战略。(2)燃烧中脱汞流化床燃烧流化床燃烧能降低烟气中汞和其他微量重金属的

8、排放。在流化床燃烧器中进行的高氯烟煤燃烧试验中，汞几乎全部被氧化成了HgCI2,绝大部分ng被灰及后续脱硫设施除去。低氮燃烧低氮燃烧技术通常采用降低火焰温度、凡浓度和o2浓度的方法来控制NOx的排放。此法由于操作温度较低，增加了烟气屮氧化态汞的含量，因此有利于汞的控制。炉膛喷入吸附剂常用的吸附剂为活性炭吸附剂。向飞等人通过浸渍法在活性炭上负载催化剂MgClz，CoClz,MnClo对活性炭进行改性，发现它们能与活性炭表面的官能团形成具有独特催化性能的配合物，对汞的氧化〜化学吸附起到配位催化作用。