燃煤電站煙氣中汞脫除與減排技術(shù)

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1、第45卷第9期中國(guó)電力Vol．45，No．9節(jié)能與環(huán)保2012年9月中國(guó)電力ELECTRICPOWERSep第t.240152卷燃煤電站煙氣中汞脫除與減排技術(shù)張靜怡（中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)，北京100761）摘要：對(duì)現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施的脫汞效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，簡(jiǎn)介燃燒前脫汞處理方法、煙氣脫汞方法和涉及脫汞的多污染物脫除技術(shù)。已有的測(cè)試數(shù)據(jù)表明，SCR系統(tǒng)可將煙氣中的元素態(tài)汞氧化為氧化態(tài)汞，使下游設(shè)備的脫汞能力提高；靜電除塵器和布袋除塵器均能捕集煙氣中的顆粒態(tài)汞和氧化態(tài)汞，后者效果更好；飛灰中的碳含量對(duì)除塵器脫汞效率有很大影響，碳含量越高，除塵

2、器脫汞效率越高；現(xiàn)有的濕法煙氣脫硫系統(tǒng)能夠捕集煙氣中的氧化態(tài)汞，但也能將氧化態(tài)汞還原成元素態(tài)汞。采用燃煤中添加溴化物的方法可以有效提高煙氣中氧化態(tài)汞的比率，因此可提升現(xiàn)有設(shè)施的脫汞效率；多污染物控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)SOx、NOx和汞等多污染物的聯(lián)合脫除，將具有廣闊的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：煙氣；脫汞；燃煤汞含量；環(huán)保設(shè)施；多污染物控制技術(shù)中圖分類號(hào)：TM6；X701.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1004-9649（2012）09-0076-041燃煤電廠汞排放及其來源大氣汞污染近年來越來越受到關(guān)注。燃煤鍋爐作為人為對(duì)環(huán)境排放汞的最大源頭[

3、1]，其汞的排放主要為3種形式：可吸入顆粒態(tài)汞、氧化態(tài)汞（Hg2+）和元素態(tài)汞（Hg0）[2]。其中，元素態(tài)汞排放后在大氣中殘留的時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)2年，這使得汞排放成為全球性的問題[3]。燃煤鍋爐煙氣中的汞源自燃煤，根據(jù)美國(guó)ICR（InformationCollectionRequest）給出的抽樣檢測(cè)結(jié)果（見圖1），煤中汞含量分布各自存在1個(gè)固圖1美國(guó)不同煤種汞質(zhì)量分?jǐn)?shù)抽樣檢測(cè)結(jié)果定的范圍，但總體上這些煤種沒有明顯的汞含量Fig.1Distributionofmercurycontentasafunctionofcoal差異，也不

4、存在所謂的“低汞”煤種。因此，與type煤中硫含量分布的情況不同，不可能采取替代性煤種的方法來滿足汞排放法規(guī)的要求。2現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施的脫汞效果目前大多數(shù)大型燃煤機(jī)組煙氣在排放之前需要經(jīng)過選擇性催化還原（SCR）脫硝系統(tǒng)、除塵器和濕法煙氣脫硫系統(tǒng)（見圖2），這些現(xiàn)有的環(huán)保設(shè)施對(duì)汞的排放特性產(chǎn)生了不同的影響。2.1SCR脫硝系統(tǒng)的影響根據(jù)美國(guó)中部某電廠采樣測(cè)試結(jié)果[4]，SCR脫硝系統(tǒng)對(duì)煙氣中汞的總量影響不大，但是部分元圖2汞從燃煤機(jī)組中排放素態(tài)汞經(jīng)過SCR系統(tǒng)后發(fā)生了很大的變化，其與Fig.2Mercuryemissionfrom

5、coal-firedpowerplants收稿日期：2012-02-14作者簡(jiǎn)介：張靜怡（1977—），女，山西永濟(jì)人，工程師，主要從事火電廠環(huán)境保護(hù)研究與咨詢工作。E-mail:zhangjingyi@cec.org.cn76節(jié)能與環(huán)保第9期張靜怡：燃煤電站煙氣中汞脫除與減排技術(shù)節(jié)能與環(huán)?？偣恐扔?3.67%下降到14.41%。根據(jù)分析，200×10-6時(shí)，濕法脫硫系統(tǒng)的凈脫汞效率為40%～這主要是SCR脫硝系統(tǒng)催化劑中V2O5和TiO2產(chǎn)60%；氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于400×10-6時(shí)，濕法脫硫系生的作用，當(dāng)煙氣通過催化劑層時(shí)

6、，部分元素態(tài)統(tǒng)的凈脫汞效率大約為80%，而當(dāng)氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)小汞與煙氣中的酸性氣體（如HCl、HF等）、氯氣反于100×10-6時(shí)，濕法脫硫系統(tǒng)的凈脫汞效率為應(yīng)，被氧化成了氧化態(tài)汞?？傊?，SCR系統(tǒng)可以10%～20%。提升氧化態(tài)汞的含量，從而提高下游設(shè)備的脫汞另一方面，濕法脫硫系統(tǒng)對(duì)煙氣中的氧化態(tài)能力。汞有還原作用，可將其還原為元素態(tài)汞，這對(duì)濕2.2除塵器的影響法脫硫系統(tǒng)的脫汞效率產(chǎn)生了負(fù)面的影響。其原現(xiàn)有的除塵器分為靜電除塵器（ESP）和布袋除因是脫硫系統(tǒng)中的亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽具有還塵器（FF）2種。在美國(guó)，靜電除塵器還分為高溫

7、側(cè)原性，能將氧化態(tài)汞還原為不溶于水的元素態(tài)汞[8]。靜電除塵器和低溫側(cè)靜電除塵器，本文討論的主其反應(yīng)機(jī)理如下。要是低溫側(cè)靜電除塵器。除塵器對(duì)汞的脫除主要亞硫酸鹽的氧化反應(yīng)：是將煙氣中大部分顆粒態(tài)汞捕獲，同時(shí)部分氧化SO2-+HO→SO2-+2H++2e-，E=0.2V3240（1）態(tài)汞由于吸附在細(xì)顆粒物表面也被除塵器捕獲。氧化汞被還原：但是除塵器對(duì)元素態(tài)汞仍然無法脫除。Hg2++2e-→Hg0，E=-0.85V（2）0根據(jù)ICR對(duì)美國(guó)84個(gè)不同燃煤電廠進(jìn)行的相另外，金屬離子（如鐵、錳、鎳、鈷、錫等）也關(guān)檢測(cè)，靜電除塵器對(duì)煙煤和

8、次煙煤煙氣中汞捕能與氧化態(tài)汞反應(yīng)，使之還原[9]，其反應(yīng)式如下：獲率分別為46%和16%，布袋除塵器對(duì)煙煤和次2M2++Hg2+→Hg0+2M3+（3）煙煤煙氣中汞捕獲率分別為83%和72%。除塵器對(duì)煙煤和次煙煤的脫汞效率呈現(xiàn)出很3脫汞技術(shù)大差異的原因主要是煤種不同導(dǎo)致煤中氯