燃煤電廠汞污染物控制現(xiàn)狀研究

湯敏華

摘 要 燃煤電廠汞排放導致的污染問題日益嚴重，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現(xiàn)狀，同時對現(xiàn)有污染物控制設備協(xié)同脫汞效果進行了分析和研究。

關鍵詞 燃煤電廠;汞污染;協(xié)同脫汞

引言

隨著社會對環(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注。我國于2011年制定的《火電廠大氣污染物排放標準》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準》規(guī)定汞排放限值為0.5μg/m3，由此可見，我國正在加強對電廠汞污染物的治理力度，因此研究當前燃煤電廠汞控制技術，對于我國的汞污染治理有重要意義。

1燃煤汞控制技術

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）、二價汞（Hg2+）和顆粒汞（HgP）。Hg0由于易揮發(fā)不溶于水已成為當前控制汞排放的難點。隨著人們對電廠汞污染問題的不斷研究，已經形成了燃燒前脫汞、燃燒中脫汞和燃燒后脫汞三個方向的脫汞技術路線。

1.1 燃燒前脫汞

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

洗選煤技術可以使用重介質法、跳汰法和浮選法，利用煤和其他雜質在密度和親水性等方面的不同，實現(xiàn)將一部分的汞從入爐煤中脫除。煤炭的熱解技術發(fā)展比較迅速，煤中的汞在熱解過程中會逐漸析出，當熱解溫度達到400 ℃時，煙煤中的汞的脫除率便可以達到70%～80%[1]。燃燒前化學法脫汞技術經濟性較差，現(xiàn)階段尚不能被廣泛使用;微生物法有較好的環(huán)保性，有比較好的應用前景，但尚處于實驗室研究階段。

1.2 燃燒中脫汞

燃燒中脫汞主要是在鍋爐中添加氧化劑，將煤燃燒后產生的元素汞更多的轉化成二價汞或者顆粒汞，以便于除塵設備和脫硫系統(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]等對溴化鈉的脫汞效果進行了研究，發(fā)現(xiàn)煤在250～400 ℃燃燒過程中，溴化鈉可以促進煙氣中元素汞的氧化;高正陽[3]等在研究溴化鈣的性質時，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，燃燒中脫汞技術的研究雖然取得了一定的進展，但對于大規(guī)模的現(xiàn)場應用實踐尚有一段距離。

1.3 燃燒后脫汞

當前，科技人員對燃燒后脫汞技術的研究相對比較深入，也取得了比較好的實踐。該技術主要有三個方面，一是基于活性炭等吸附劑噴射技術脫汞，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)污染物控制設備上進行的協(xié)同脫汞。吸附劑噴射技術脫汞效率較高，但也有高成本、影響飛灰處理等缺點，使用經濟性較差。利用現(xiàn)有電廠污染物控制設備實現(xiàn)多污染物一體化脫除已成為燃燒后脫汞的研究熱點。

2污染物控制設備協(xié)同脫汞

2.1 SCR協(xié)同脫汞

電廠脫硝技術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℃，汞在此范圍內會在SCR催化劑表面發(fā)生異相催化氧化，發(fā)生形態(tài)的轉化，煙氣中的元素汞會被氧化成二價汞，從而有利于被除塵設備和脫硫設備脫除。目前總體來看，煙氣脫硝裝置對汞排放的影響表現(xiàn)為可以促進元素汞轉變?yōu)槎r汞，有利于煙氣汞的脫除。

2.2 除塵設備協(xié)同脫汞

燃煤電廠煙氣中HgP的含量受到煤的性質、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去除煙氣中的HgP。當前靜電除塵器是被燃煤電廠所廣泛采用的除塵設備，該設備除塵率可以達到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，當煙氣經過袋式除塵器時，會在濾袋之上產生一層飛灰，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，進而使得袋式除塵器脫汞效率更高。

2.3 脫硫設備協(xié)同脫汞

濕法脫硫技術（WFGD）因具有較好的脫硫效果，已被眾多的燃煤發(fā)電機組所采用。WFGD協(xié)同脫汞主要是對煙氣中Hg2+的吸收，這主要是由于Hg2+易溶于水;但對于揮發(fā)性強、幾乎不溶于水的Hg0的脫除能力則較弱。此外，煙氣中的Hg2+經過濕法煙氣脫硫系統(tǒng)時，有一部分會被還原為Hg0，導致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生成亞硫酸鹽，進而和煙氣中的Hg2+反應生成亞硫酸汞，而亞硫酸汞性質非常不穩(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汞含量以及零價汞的再釋放，而抑制零價汞的再釋放已成為提高脫硫設備脫汞效率的研究重點。

3結束語

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、可應用的脫汞技術，在現(xiàn)有污染物控制設備基礎上進行協(xié)同脫汞是當前燃煤電廠行之有效的經濟性脫汞方案，同時，也應加強燃燒前脫汞技術的研究，通過提高洗選煤技術，進一步減輕燃煤電廠汞排放所導致的污染問題。

參考文獻

[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對煤燃燒NO還原和汞氧化影響的實驗研究[J].工程熱物理學報，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驗研究[J].燃料化學學報，2012，40（9）：1135-1141.