燃煤電廠煙氣中汞處理技術及監測方法探討

安平平　黃文鵬　元相虎

摘 要：針對當前燃煤電廠所排放的煙氣中，關于汞元素對環境的危害問題進行了論述，對目前燃煤電廠能夠采用的脫汞技術進行了總結，并對如何監測燃煤電廠煙氣中的汞含量值，提出了有效的改進對策。

關鍵詞：燃煤煙氣；電廠；汞處理；脫汞技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.121

0 引言

我國對重金屬汞有嚴格的管控制度，汞的劇毒性對人體危害巨大，因此為了避免汞排放對環境造成污染，要嚴格監測汞元素的排放問題。超量的汞會在不同的環境層面中進行自由滲透，包括土壤、水域等。汞可以在生物體內進行聚集，例如當空氣或是自然水體中的汞元素超標時，就會在動物或魚的內臟組織中沉淀下來，人一旦使用了這些魚或動物，汞元素就會進入人的體內，進而毒害人的神經系統，或者是影響未成人的成長發育。

根據環境調查報告統計，由于人為因素造成汞污染的問題，主要來自于燃煤。火電廠燃煤發電排放的煙氣中，包含多種有毒重金屬，例如汞、鉛、鎳、鋅、鉻等。這些重金屬一部分會隨著燃煤產生的煙氣、粉塵等，由煙囪排入大氣中，而有一部分會被吸附在煙道中，工廠對煙道進行清理，會將這一部分灰塵收集到貯灰場，從而使得灰塵中可溶于水的重金屬，隨水向地下滲透，或者是被沖入地表水體，造成水環境的污染。根據有關研究資料顯示，由于電廠燃煤排放的汞污染物，占總污染物排放量的33%，居于所有行業的首位。隨著我國燃煤量的增加，汞污染呈現逐年上升的態勢。尤其是燃煤電廠的汞排放情況，還沒有制定相應的監測方法和排放標準。

1 我國當前實行的脫汞技術

1.1 洗煤技術

煤炭中的黃鐵礦的含量和重金屬汞關系密切，通過磁分離法去除黃鐵礦的同時，也去除了黃鐵礦的伴生物汞。此外，還有一些可以從原煤中提取汞的方法，包括微生物法、化學方法等。據統計，采用化學洗煤技術，可以比傳統的洗煤技術，多去除約25%的汞。

1.2 熱處理技術

利用汞的揮發性高的特性，可以對煤進行預熱，煤炭中的汞經過加熱進而揮發。據研究數據表明，當煤炭加熱到400攝氏度時，可以將煤炭中80%的汞進行分離。

1.3 燃燒脫汞

改進煤的燃燒形式，能夠減少汞的排放量。采用流化床燃燒的形式，可以有效降低燃煤煙氣中汞等金屬的含量。

1.4 燃燒化脫汞

我國燃煤電廠中基本都配備了煙氣處理設備，這些設備對去除煙氣中的汞等污染物有一定的作用。主要設備包括脫硫、脫銷裝置和除塵設備等。

脫硫設施：在我國多數燃煤電廠里使用的脫硫方法是石膏濕法脫硫。這種脫硫方法的反應溫度較低，能夠為HgO的氧化提供條件，同時還有利于汞的吸收。濕法脫硫利用了汞容易和水相融的特性，然后和石灰吸收劑產生反應，從而使汞的去除率達到90%。汞在煙氣中所占的比例，對脫硫設施的工作效率產生重要影響。濕法脫硫裝置中，使用的洗滌液有可能使氧化汞還原為汞元素，出現汞的再次污染。為了避免這種情況的出現，可以使用化學添加劑進行中和。

脫硝設施：燃煤電廠過去的老機組，大多數不具備脫硝功能，隨著國家對重金屬污染物的控制，老機組都進行了改造，添加了脫硝設備。脫硝工藝主要分為兩種，一種是選擇性催化還原，一種是選擇性非催化還原。脫硝工藝可以促進煙氣中汞元素的氧化，從而增加汞的去除率。

除塵器包括靜電除塵器和布袋除塵器。靜電除塵器被應用的燃煤電廠除塵作業中，并且除塵效果顯著，除塵率接近100%。有些汞附著在煙氣中顆粒狀的固態上，當煙氣通過除塵器時，就可以去除其中的汞。但是，在煙氣中顆粒狀固態存在的汞所占比例很低，大部分汞不能被去除。因此利用電除塵器去除煙氣中的汞，收到的效果并不很理想。另一種除塵器是布袋除塵器，和電除塵器相比，這種除塵器能夠去除更多的細粉塵。在煙氣中大部分的汞都附著在細顆粒上，使用布袋除塵器可以去除更多的汞，效果要比電除塵器好。但是，由于燃煤電廠所產生的煙氣帶有較高的溫度，再加上袋式除塵器的濾袋容易損壞，不能承受過高的溫度和壓力，因此增加了設備的運行費用，這成為布袋除塵器使用的弊端，大部分燃煤電廠通常為了降低生產成本，很少采用布袋除塵器。

2 燃煤電廠煙氣顆粒物中汞濃度的測定

我國針對燃煤電廠向大氣排放汞等污染物的監測，還處于摸索階段。當前所采用的監測手段主要兩種：

（1）煙氣顆粒物中汞濃度的測定測定方法可以參考《氫化物發生一原子熒光分光光度法》中關于廢氣的檢測方法。原理是利用等速采集樣本，從污染源中把顆粒物收集到濾膜或濾筒中，一般采用過氧乙烯濾膜和玻璃纖維濾筒。采集的樣品通過混合酸的處理，在加熱的條件下通過硼氫化鉀的還原作用，由二價汞生成單價汞，進而形成蒸汽汞，最后利用原子熒光光度計測定。

（2）廢氣中氣態汞濃度的測定。此種方法在《固定污染源廢氣汞的測定冷原子吸收分光光度法（暫行）》中被提出，利用的原理就是汞可以被高錳酸鉀氧化成汞離子，然后汞離子和氯化亞錫發生還原反應，生成原子形態的汞。原子形態的汞揮發成蒸氣，被吹進測汞儀，最后通過冷原子吸收分光光度法測定。

3 燃煤電子煙氣汞污染監測的方法探討

（1）改變煤炭品質和燃燒情況，都可以對煙氣中的汞的形態和分布產生影響。因此，對不同煤種和燃燒工況條件下，煙氣中汞含量的研究，成為目前關于改善燃煤電廠汞污染的重點工作之一。

（2）燃煤電廠的煙道在不同的位置，可以接受到不同的溫度，再者處理污染物的設施的建設情況，都會影響汞在煙氣中的分布。因此，通過一定措施采集到的樣品，必須具備代表性，能夠較為準確的體現出汞在煙氣中的分布和含量，而這個問題在目前技術、設備條件下，很難達成。

（3）半自動測汞儀可以實時監測煙氣中汞的濃度，但是受汞分布不均的影響，通常情況下收集的樣品不具備代表性。在較為平穩的高溫環境中，零價汞的監測值和采用OHM監測的結果相比，會出現較大的偏差。由此可以得出，半自動測汞儀監測法還有待更好的完善。

參考文獻：

[1]張布偉，蔡同鋒.燃煤電廠煙氣中汞含量監測方法探討[J].科技資訊，2012（11）.

[2]蔡同鋒.燃煤電廠煙氣中汞處理技術及監測方法探討[J].科技資訊，2012（04）.

[3]王錚.燃煤電站汞排放規律及其協同控制技術研究[J].南京師范大學，2013（04）.endprint