淺析燃煤電廠煙氣汞的排放及控制

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1、淺析燃煤電廠煙氣汞的排放及控制中國能源建設(shè)集團廣東省電力設(shè)計研究院有限公司510663摘要：排放到環(huán)境中的汞會對人類健康和環(huán)境造成明顯的傷害。汞進入人體后，可能會造成腦組織的損害，當環(huán)境中汞的濃度達到一定的范圍時，會造成汞中毒。因此，要對燃煤機組的汞污染進行控制，各國也在針對燃煤機組汞污染的控制進行相關(guān)的研究。關(guān)鍵詞：燃煤電廠；煙氣汞；排放；控制一、燃煤電廠煙氣汞的排放賦存在燃煤中的汞經(jīng)過燃煤電廠的鍋爐機組后，開始在爐內(nèi)高溫下，幾乎所有的汞會轉(zhuǎn)變?yōu)榱銉r汞進入高溫的煙氣，經(jīng)過各污染控制設(shè)備和其他設(shè)施的過程中，由于溫度、煙氣成分及飛灰等的影響，汞會發(fā)生復(fù)雜的

2、物理化學(xué)變化而轉(zhuǎn)化為不同的形態(tài)，最終表現(xiàn)為三種形態(tài)：顆粒態(tài)汞、氧化態(tài)汞以及元素態(tài)汞。一般顆粒態(tài)汞易于被除塵器收集，氧化態(tài)汞易溶于水，易于被WFGD脫除；而元素態(tài)汞揮發(fā)性高、不溶于水，不溶于酸，很難被除塵器去除。因此，汞的排放形態(tài)直接影響汞的脫除效率。二、燃煤電廠煙氣汞形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響因素1.在燃煤電廠中，不同形態(tài)的汞的含量及比例受到多種因素的綜合作用，主要括煤種、鍋爐的燃燒方式及燃燒溫度、煙氣氣氛以及煙氣中的HCI和飛灰等。燃煤電廠煙氣中的汞含量及形態(tài)與燃煤鍋爐燃燒的煤種密切相關(guān)。研究表明，煙煤燃燒產(chǎn)生的煙氣中的汞是以氧化態(tài)為主的，亞煙煤燃燒后，煙氣中的二

3、價汞含量與零價汞含量相當，褐煤燃燒后煙氣中以零價汞為主。2.鍋爐燃燒溫度影響汞的形態(tài)，在爐膛溫度較高時，煙氣中零價汞含量較大，大多數(shù)的二價汞形成的氧化物不穩(wěn)定，會發(fā)生分解生成單質(zhì)汞。當煙氣溫度降低于750K時，煙氣中汞元素的主要形態(tài)是二價汞。3.鍋爐的燃燒方式不同，會影響煤的燃燒情況，從而影響汞的形態(tài)分布，例如，在相同的條件下，循環(huán)流化床產(chǎn)生的煙氣中的二價汞的比例較大，這與循環(huán)流化床的低燃燒溫度有關(guān)。從燃煤電廠的測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用循環(huán)流化床的鍋爐排放的煙氣飛灰中富集的汞含量較高，這可能是因為循環(huán)流化床的燃燒溫度較低，形成的飛灰含有較高含量的未燃盡碳，吸附

4、了更多的零價汞。1.煙氣氣氛會影響零價汞的氧化作用，由于煙氣成分的復(fù)雜性，煙氣中可能含有促進煙氣中的零價汞氧化的物質(zhì)存在，氧化性的煙氣氣氛冇利于二價汞的形成，相反，還原性的氣氛造成了煙氣中汞以零價汞為主的結(jié)果。三、燃煤電廠煙氣中汞污染控制技術(shù)1.燃燒前脫汞該方法主要措施是洗煤技術(shù)，就是通過一定的物理清洗技術(shù)將密度比煤大的含汞化合物分離出來。洗煤技術(shù)是在汞的源頭上進行汞控制的方法，研究表明，洗煤過程至少能夠脫除51%的汞，0前發(fā)達國家的原煤入洗率為40%?100%,遠高于中國。浮選法也是一種燃燒前脫汞技術(shù)，浮選法是將奮機浮選及加入粉煤漿液，使得無機的Hg作

5、為浮選廢渣而脫除的。2.燃燒中脫汞煤燃燒后二價汞的排放濃度與鹵素含量有關(guān)，因此可以在煤燃燒過程中添加含鹵化合物來提高煙氣中的二價汞比例，由于二價汞易于去除，因此該法是以中國間接的汞污染控制方法。冇人對使用低氯褐煤的煙氣汞含量進行中試測試結(jié)果表明，向燃煤中添加0.5mg/g的氯化鈣吋，排放的煙氣中二價汞比例上升50%,零價汞的濃度明顯下降。但煙氣中鹵化物濃度增大后鍋爐設(shè)備腐蝕速度可能加快。3.燃燒后脫汞燃燒后脫汞就是指煙氣脫汞，是燃煤電廠的煤經(jīng)鍋爐燃燒之后，對排放的煙氣所采取的脫汞措施?；跓煔獬煞旨盁煔鈼l件的復(fù)雜性，汞在煙氣中會以顆粒態(tài)汞、氧化態(tài)汞以及元

6、素態(tài)汞等形式存在，除塵設(shè)備能夠冇效地控制元素態(tài)汞，因此煙氣中的汞主要以顆粒態(tài)汞、氧化態(tài)汞的形式存在，美國國家能源部等組織對美國各燃煤電站煙氣汞的測試結(jié)果表明，不冋電站對顆粒態(tài)汞和氧化態(tài)汞兩種形態(tài)的汞排放量差別較大，顆粒態(tài)汞和氧化態(tài)汞在煙氣中的含量比例范圍分別為6%?60%和40%?94%,而比較難以處理的是顆粒態(tài)汞。燃煤電廠的煙氣凈化設(shè)備如除塵器和WFGD能夠部分脫除汞，除此之外，還有吸附法、液相氧化吸收法能夠進行脫汞，針對零價汞的難于去除特性，還提出了零價汞的催化氧化法等。(1)吸附法脫汞吸附法脫汞是向燃煤電廠的ESP或FF的上游噴入活性炭等具有強吸附

7、特性的物質(zhì)，將煙氣中的汞吸附于這些物質(zhì)表面從而達到冇效除汞的0的。用于吸附汞的物質(zhì)有很多，包括活性炭、飛灰、鈣基吸附劑以及新型吸附劑等?；钚蕴课絼┦钱斍把绣车闹攸c之一，活性炭吸附煙氣中的汞在垃圾焚燒爐中應(yīng)用效果很好，國外活性炭也冇燃煤電廠采用活性炭吸附脫除煙氣中的汞?；钚蕴繉奈侥芰κ軣煔獬煞?、煙氣溫度和接觸時間等影響。普通活性炭吸附容量不大，且接觸時間較短，因此對零價汞的吸附作用較差。為提高吸附效率，開始研究改性活性炭進行煙氣脫汞，即在活性炭表面注入硫、氯或碘，增加活性炭的吸附性。B前國外己經(jīng)開發(fā)了載溴活性炭吸附劑并進行了現(xiàn)場測試，結(jié)果達到了實際

8、應(yīng)用水平。盡管利用活性炭脫汞效率較高，但投資成本較高，因此活性炭吸附劑用于燃煤電