燃煤電廠汞污染物控制現(xiàn)狀研究

湯敏華

摘 要 燃煤電廠汞排放導(dǎo)致的污染問題日益嚴(yán)重，本文主要分析了燃煤電廠燃燒前、燃燒中和燃燒后不同階段脫汞技術(shù)現(xiàn)狀，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有污染物控制設(shè)備協(xié)同脫汞效果進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞 燃煤電廠;汞污染;協(xié)同脫汞

引言

隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保重視程度的增加，燃煤電廠汞污染問題越來越受到人們的關(guān)注。我國于2011年制定的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中要求，燃煤電廠所排放到大氣的煙氣中的汞及其化合物的濃度不超過30μg/m3。北京于2015年5月發(fā)布的DB11/139—2015《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定汞排放限值為0.5μg/m3，由此可見，我國正在加強(qiáng)對(duì)電廠汞污染物的治理力度，因此研究當(dāng)前燃煤電廠汞控制技術(shù)，對(duì)于我國的汞污染治理有重要意義。

1燃煤汞控制技術(shù)

燃煤電廠中通過煤燃燒排放到煙氣中的汞主要有元素汞（Hg0）、二價(jià)汞（Hg2+）和顆粒汞（HgP）。Hg0由于易揮發(fā)不溶于水已成為當(dāng)前控制汞排放的難點(diǎn)。隨著人們對(duì)電廠汞污染問題的不斷研究，已經(jīng)形成了燃燒前脫汞、燃燒中脫汞和燃燒后脫汞三個(gè)方向的脫汞技術(shù)路線。

1.1 燃燒前脫汞

燃煤電廠的燃燒前脫汞技術(shù)主要是在送入鍋爐之前，通過煤炭的洗選、熱解以及化學(xué)和生物等技術(shù)方法，在一定程度上降低燃煤中的汞含量。

洗選煤技術(shù)可以使用重介質(zhì)法、跳汰法和浮選法，利用煤和其他雜質(zhì)在密度和親水性等方面的不同，實(shí)現(xiàn)將一部分的汞從入爐煤中脫除。煤炭的熱解技術(shù)發(fā)展比較迅速，煤中的汞在熱解過程中會(huì)逐漸析出，當(dāng)熱解溫度達(dá)到400 ℃時(shí)，煙煤中的汞的脫除率便可以達(dá)到70%～80%[1]。燃燒前化學(xué)法脫汞技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較差，現(xiàn)階段尚不能被廣泛使用;微生物法有較好的環(huán)保性，有比較好的應(yīng)用前景，但尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

1.2 燃燒中脫汞

燃燒中脫汞主要是在鍋爐中添加氧化劑，將煤燃燒后產(chǎn)生的元素汞更多的轉(zhuǎn)化成二價(jià)汞或者顆粒汞，以便于除塵設(shè)備和脫硫系統(tǒng)將其脫除。通常所采用的氧化劑一般為鹵化物，如溴化鈉、溴化鈣或者含溴化銨等。

馬晶晶[2]等對(duì)溴化鈉的脫汞效果進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)煤在250～400 ℃燃燒過程中，溴化鈉可以促進(jìn)煙氣中元素汞的氧化;高正陽[3]等在研究溴化鈣的性質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在煤燃燒過程中加入溴化鈣可以明顯增加煙氣中顆粒汞含量。總體來看，燃燒中脫汞技術(shù)的研究雖然取得了一定的進(jìn)展，但對(duì)于大規(guī)模的現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)踐尚有一段距離。

1.3 燃燒后脫汞

當(dāng)前，科技人員對(duì)燃燒后脫汞技術(shù)的研究相對(duì)比較深入，也取得了比較好的實(shí)踐。該技術(shù)主要有三個(gè)方面，一是基于活性炭等吸附劑噴射技術(shù)脫汞，二是使用專用催化劑催化氧化脫汞，三是在現(xiàn)有的常規(guī)污染物控制設(shè)備上進(jìn)行的協(xié)同脫汞。吸附劑噴射技術(shù)脫汞效率較高，但也有高成本、影響飛灰處理等缺點(diǎn)，使用經(jīng)濟(jì)性較差。利用現(xiàn)有電廠污染物控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)多污染物一體化脫除已成為燃燒后脫汞的研究熱點(diǎn)。

2污染物控制設(shè)備協(xié)同脫汞

2.1 SCR協(xié)同脫汞

電廠脫硝技術(shù)通常采用選擇性催化還原（SCR）工藝。SCR催化劑通常是由釩、鈦和鎢等金屬氧化物按照一定的配比混合而成，該催化劑具有一定的催化能力。催化劑的工作溫度為300～400℃，汞在此范圍內(nèi)會(huì)在SCR催化劑表面發(fā)生異相催化氧化，發(fā)生形態(tài)的轉(zhuǎn)化，煙氣中的元素汞會(huì)被氧化成二價(jià)汞，從而有利于被除塵設(shè)備和脫硫設(shè)備脫除。目前總體來看，煙氣脫硝裝置對(duì)汞排放的影響表現(xiàn)為可以促進(jìn)元素汞轉(zhuǎn)變?yōu)槎r(jià)汞，有利于煙氣汞的脫除。

2.2 除塵設(shè)備協(xié)同脫汞

燃煤電廠煙氣中HgP的含量受到煤的性質(zhì)、煤中的汞含量以及鍋爐燃燒方式等的影響比較大，其一般賦存在煙塵之中或者煙塵表面，因此燃煤電廠可以在脫除煙塵的同時(shí)去除煙氣中的HgP。當(dāng)前靜電除塵器是被燃煤電廠所廣泛采用的除塵設(shè)備，該設(shè)備除塵率可以達(dá)到99%，在電場的作用下，以顆粒形式存在于煙氣中的汞可以同飛灰一同被該設(shè)備脫除。袋式除塵器也具有較高的除塵效果，也可以將煙氣中的顆粒汞脫除，此外，當(dāng)煙氣經(jīng)過袋式除塵器時(shí)，會(huì)在濾袋之上產(chǎn)生一層飛灰，由于飛灰具有一定的吸附性，因此該飛灰層也可以吸附一定量的元素汞，進(jìn)而使得袋式除塵器脫汞效率更高。

2.3 脫硫設(shè)備協(xié)同脫汞

濕法脫硫技術(shù)（WFGD）因具有較好的脫硫效果，已被眾多的燃煤發(fā)電機(jī)組所采用。WFGD協(xié)同脫汞主要是對(duì)煙氣中Hg2+的吸收，這主要是由于Hg2+易溶于水;但對(duì)于揮發(fā)性強(qiáng)、幾乎不溶于水的Hg0的脫除能力則較弱。此外，煙氣中的Hg2+經(jīng)過濕法煙氣脫硫系統(tǒng)時(shí)，有一部分會(huì)被還原為Hg0，導(dǎo)致WFGD的脫汞效率下降，該現(xiàn)象是由于煙氣中SO2在脫硫塔中和石灰石漿液反應(yīng)生成亞硫酸鹽，進(jìn)而和煙氣中的Hg2+反應(yīng)生成亞硫酸汞，而亞硫酸汞性質(zhì)非常不穩(wěn)定，分解形成Hg0，從而引起脫硫塔出口Hg0濃度升高。

因此濕法脫硫裝置的脫汞效果取決于煙氣中的二價(jià)汞含量以及零價(jià)汞的再釋放，而抑制零價(jià)汞的再釋放已成為提高脫硫設(shè)備脫汞效率的研究重點(diǎn)。

3結(jié)束語

隨著國家環(huán)保治理力度的逐漸加大，電廠汞排放的控制逐漸被提上日程。目前燃煤電廠尚沒有一套成熟、可應(yīng)用的脫汞技術(shù)，在現(xiàn)有污染物控制設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)同脫汞是當(dāng)前燃煤電廠行之有效的經(jīng)濟(jì)性脫汞方案，同時(shí)，也應(yīng)加強(qiáng)燃燒前脫汞技術(shù)的研究，通過提高洗選煤技術(shù)，進(jìn)一步減輕燃煤電廠汞排放所導(dǎo)致的污染問題。

參考文獻(xiàn)

[1] WANG M，KEENER T C，KHANG S J. The effect of coal volatility on mercury removal from bituminous coal during mild pyrolysis[J]. Fuel Processing Technology，2000，67（2）：147-161.

[2] 馬晶晶，姚洪，羅光前，等. NaBr對(duì)煤燃燒NO還原和汞氧化影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2010（8）：149-152.

[3] 高正陽，殷立寶，周黎明，等.不同煤燃燒過程顆粒汞生成特性的實(shí)驗(yàn)研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，2012，40（9）：1135-1141.