燃煤电厂烟气汞排放控制研究现状及进展.docVIP

燃煤电厂烟气汞排放控制研究现状及进展 1燃煤电厂汞的排放 煤作为一次能源的主要利用方式是燃烧，其燃烧产物会对环境造成严重的破坏。全世界发电用煤量巨大，燃煤电厂是导致空气污染的最大污染源之一。在煤燃烧造成的污染物中，除SO2、NOX和CO2外，还有各种形态的汞排放。汞是煤中的一种有毒的重金属痕量元素，具有剧毒性、高挥发性、生物体内沉积性和迟滞性长等特点。全球每年排放到大气中的汞总量约为5000吨，其中4000吨是人为的结果，而燃煤过程的汞排放量占30%以上。由于我国一次性能源以煤炭为主，原煤中汞的含量变化范围在0.1~5.5mg/kg，煤中汞的平均含量为0.22mg/kg，是世界范围内煤中平均汞含量的1.69倍。根据相关报道,预计2010年中国电煤总需求量为16亿t,以煤炭含汞量为0. 22mg/kg，电厂平均脱汞效率为30%计, 2010年燃煤电厂汞排放量约为246. 4 t。因此燃煤所造成的环境汞污染形势不容乐观，对其排放控制不容忽视。 2 烟气中汞的存在形式及其影响因素 2.1 汞的存在形式 烟气中汞的存在形式主要包括3种：单质汞(Hg0)、化合态汞(Hg+和Hg2+)和颗粒态汞。其中单质汞(Hg0)是烟气中汞的主要存在形式。烟气中汞的存在形态对汞的脱除有重要影响。不同形态汞的物理、化学性质差异较大，如化合态汞易溶于水，并且易被烟气中的颗粒物吸附，因此易被湿法脱硫设备或除尘设备脱除。颗粒态汞也易被除尘器脱除。相反单质汞挥发性高、水溶性低，除尘或脱硫设备很难捕获，几乎全部释放到大气中，且在大气中的平均停留时间长达半年至两年，极易在大气中通过长距离大气输送形成广泛的汞污染，是最难控制的形态，也是燃煤烟气脱汞的难点。 2.2 影响汞存在形态的主要因素 2.2.1 燃煤种类的影响 燃烧所用煤种不同，烟气中汞的形态分布也不同。烟煤燃烧时，烟气中Hg2+含量较高，Hg0含量偏低；而褐煤在燃烧时，烟气中Hg0的含量却较高。褐煤燃烧所产生烟气中Hg0含量最高，亚烟煤次之，烟煤最低，如图1。 2.2.2 燃烧方式以及添加剂的影响 与司炉和链条炉相比，煤粉炉中煤粉与空气接触更加充分，燃烧效率较高，形成的烟气中气态汞含量相对较高，而留在底渣中的汞相对较少。在燃烧过程中，向炉膛内加入一定量的CaO等添加剂，温度超过400℃时，所释放的烟气中气态单质汞含量将明显减少。 2.2.3 温度的影响 温度高于900 K时，烟气中的汞主要是以Hg0(g)的形式存在，占99%，同时有少量的氧化汞HgO，约占1%。温度低于750 K时，主要形式是氯化汞HgCl2(g)。 2.2.4 氯含量的影响 燃煤中氯含量也会对汞的形态有一定的影响，氯含量高，烟气中氧化态汞含量也相应较高，反之亦然。有研究发现，一个标准大气压、400～2000 K的温度范围内，在汞－煤－氯系统中，不同的氯含量下（氯浓度分别为I:2ppm、II:20ppm、III:200ppm）汞的形态分布规律相同。在低温时，以比较稳定的氯化物形式出现；高温时，以Hg0形式出现；烟气中氯元素的含量越大，氯化汞作为稳定相的温度范围越宽（系列III）。所以，氯元素的含量虽然不能改变总汞的含量，但其直接影响着汞的。如图2。 图1 不同燃煤烟气中汞的形态含量分布 图2 氯含量对汞的形态和分布的影响 3 汞排放控制技术 汞污染控制技术与脱硫控制技术相似，主要通过以下三个方面控制汞的排放，分别是燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞。 3.1燃烧前脱汞 3.1.1 洗煤技术 洗煤是减少汞排放的最简单而有效的方法之一。一般说来，汞元素与其它矿物质类似，主要存在于无机物中，当在煤粉浆液中加入有机浮选剂进行浮选时，有机物主要地成为浮选物，而无机矿物质则主要地成为浮选废渣，这样汞与其它重金属元素则会大量地富集在浮选废渣中，从而起到了部分除去煤中重金属汞的作用。浮选法可以把原煤中平均21-37%的汞除去，这与煤的种类，煤的清洗、分选技术，原煤中的含汞量等都有很大关系。 3.1.2 煤的热处理技术 由于汞的高挥发性，因此在煤加热的过程中，汞会有由于受热而挥发出来。热处理脱汞目前处于实验室阶段，有待进一步研究。 3.2 燃烧中脱汞 目前，国内外关于燃烧中脱汞的研究较少，主要是利用改进燃烧方式，利用现有的技术，在降低NOX的同时，抑止一部分汞的排放。其中流化床燃烧方式能降低NOX排放的同时降低烟气中汞及其他微量重金属的排放，这主要是因为较长的炉内停留时间致使微颗粒吸附汞的机会增加，对于气态汞的沉降更为有效。低氮燃烧技术同样有利于汞的污染控制，这可能是因为燃烧温度较低，而低的燃烧温度有利于烟气中汞的氧化，导致烟气中较易去除的氧化态汞的含量增加。 3.3 燃烧后脱汞 燃烧后脱汞（即烟气脱汞）是未来电厂汞污染控制的主要方式，其脱汞效率也比较好，烟气