燃煤电站烟气中汞脱除与减排技术

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1、第45卷第9期中国电力Vol．45，No．9节能与环保2012年9月中国电力ELECTRICPOWERSep第t.240152卷燃煤电站烟气中汞脱除与减排技术张静怡（中国电力企业联合会，北京100761）摘要：对现有环保设施的脱汞效果进行评价，简介燃烧前脱汞处理方法、烟气脱汞方法和涉及脱汞的多污染物脱除技术。已有的测试数据表明，SCR系统可将烟气中的元素态汞氧化为氧化态汞，使下游设备的脱汞能力提高；静电除尘器和布袋除尘器均能捕集烟气中的颗粒态汞和氧化态汞，后者效果更好；飞灰中的碳含量对除尘器脱汞效率有很大影响，碳含量越高，除尘

2、器脱汞效率越高；现有的湿法烟气脱硫系统能够捕集烟气中的氧化态汞，但也能将氧化态汞还原成元素态汞。采用燃煤中添加溴化物的方法可以有效提高烟气中氧化态汞的比率，因此可提升现有设施的脱汞效率；多污染物控制技术能够实现SOx、NOx和汞等多污染物的联合脱除，将具有广阔的发展前景。关键词：烟气；脱汞；燃煤汞含量；环保设施；多污染物控制技术中图分类号：TM6；X701.7文献标志码：A文章编号：1004-9649（2012）09-0076-041燃煤电厂汞排放及其来源大气汞污染近年来越来越受到关注。燃煤锅炉作为人为对环境排放汞的最大源头[

3、1]，其汞的排放主要为3种形式：可吸入颗粒态汞、氧化态汞（Hg2+）和元素态汞（Hg0）[2]。其中，元素态汞排放后在大气中残留的时间可长达2年，这使得汞排放成为全球性的问题[3]。燃煤锅炉烟气中的汞源自燃煤，根据美国ICR（InformationCollectionRequest）给出的抽样检测结果（见图1），煤中汞含量分布各自存在1个固图1美国不同煤种汞质量分数抽样检测结果定的范围，但总体上这些煤种没有明显的汞含量Fig.1Distributionofmercurycontentasafunctionofcoal差异，也不

4、存在所谓的“低汞”煤种。因此，与type煤中硫含量分布的情况不同，不可能采取替代性煤种的方法来满足汞排放法规的要求。2现有环保设施的脱汞效果目前大多数大型燃煤机组烟气在排放之前需要经过选择性催化还原（SCR）脱硝系统、除尘器和湿法烟气脱硫系统（见图2），这些现有的环保设施对汞的排放特性产生了不同的影响。2.1SCR脱硝系统的影响根据美国中部某电厂采样测试结果[4]，SCR脱硝系统对烟气中汞的总量影响不大，但是部分元图2汞从燃煤机组中排放素态汞经过SCR系统后发生了很大的变化，其与Fig.2Mercuryemissionfrom

5、coal-firedpowerplants收稿日期：2012-02-14作者简介：张静怡（1977—），女，山西永济人，工程师，主要从事火电厂环境保护研究与咨询工作。E-mail:zhangjingyi@cec.org.cn76节能与环保第9期张静怡：燃煤电站烟气中汞脱除与减排技术节能与环保总汞量之比由43.67%下降到14.41%。根据分析，200×10-6时，湿法脱硫系统的净脱汞效率为40%～这主要是SCR脱硝系统催化剂中V2O5和TiO2产60%；氯质量分数大于400×10-6时，湿法脱硫系生的作用，当烟气通过催化剂层时

6、，部分元素态统的净脱汞效率大约为80%，而当氯质量分数小汞与烟气中的酸性气体（如HCl、HF等）、氯气反于100×10-6时，湿法脱硫系统的净脱汞效率为应，被氧化成了氧化态汞。总之，SCR系统可以10%～20%。提升氧化态汞的含量，从而提高下游设备的脱汞另一方面，湿法脱硫系统对烟气中的氧化态能力。汞有还原作用，可将其还原为元素态汞，这对湿2.2除尘器的影响法脱硫系统的脱汞效率产生了负面的影响。其原现有的除尘器分为静电除尘器（ESP）和布袋除因是脱硫系统中的亚硫酸盐和亚硫酸氢盐具有还尘器（FF）2种。在美国，静电除尘器还分为高温

7、侧原性，能将氧化态汞还原为不溶于水的元素态汞[8]。静电除尘器和低温侧静电除尘器，本文讨论的主其反应机理如下。要是低温侧静电除尘器。除尘器对汞的脱除主要亚硫酸盐的氧化反应：是将烟气中大部分颗粒态汞捕获，同时部分氧化SO2-+HO→SO2-+2H++2e-，E=0.2V3240（1）态汞由于吸附在细颗粒物表面也被除尘器捕获。氧化汞被还原：但是除尘器对元素态汞仍然无法脱除。Hg2++2e-→Hg0，E=-0.85V（2）0根据ICR对美国84个不同燃煤电厂进行的相另外，金属离子（如铁、锰、镍、钴、锡等）也关检测，静电除尘器对烟煤和

8、次烟煤烟气中汞捕能与氧化态汞反应，使之还原[9]，其反应式如下：获率分别为46%和16%，布袋除尘器对烟煤和次2M2++Hg2+→Hg0+2M3+（3）烟煤烟气中汞捕获率分别为83%和72%。除尘器对烟煤和次烟煤的脱汞效率呈现出很3脱汞技术大差异的原因主要是煤种不同导致煤中氯