冶炼烟气脱汞技术进展
燃煤烟气中单质汞的净化脱除
燃煤烟气中单质汞的净化脱除 王建英,贺克雕,马丽萍 (昆明理工大学环境科学与工程学院,云南昆明650093) 摘要:总结了燃煤烟气中汞污染控制的技术原理、技术特点、研究现状及进展情况,对比了 烟气中较难脱除的单质汞(H g O )污染控制技术的优缺点,概述了烟气中单质汞脱除方法,展望了蛭石黏土类矿物对燃煤烟气中汞的吸附脱除方面的应用潜力,提出了对燃煤烟气中单质汞吸附净化的研究思路。关键词:汞;燃煤烟气;脱除中图分类号:X701文献标识码:A 文章编号:1006-8759(2007)03-0005-03 REMOVAL OF E L EMENTAL MERCUR Y FR OM COAL COMBUSTIO N FL UE GAS W ANGJian -y in g ,HE K e -diao ,M A Li -p in g (Facult y o f Envir onmental Science and En g nieerin g ,K unmin g Univ er sit y o f Science and T echnolo gy ,K unmin g 650093,China ) Abstract :In this p a p er ,the p rinci p le ,technolo g ical characteristic ,p resent condition and the p ro g ress of m ercur y from flue -g as combustion w ere summ arized.T he research m ethods and technical devel 2o p m ent H g rem oval w ere also introduced ,advanta g e and disadvanta g e of the technical for re 2 m ovin g sin g le q ualit y m ercur y (H g O )w ere com p ared ,which w as the m ost difficult com p onent to be rem oved from fuel g as.T hen the p ros p ect of m ercur y (H g O )adsorbed on cla y such as verm iculite w as p ut forw ard.T his m a y becom e a new m ethod for m ercur y p ollution control of coal combustion g as.K e y w ords :m ercur y ;coal combustion flue g as ;rem oval 图1 燃煤汞排放的迁移过程 0引言 汞是煤中一种痕量元素,在煤燃烧过程中会排入大气,对环境、人体产生极大的危害。有关汞对环境及人体的影响有相当多的文献记载[1～3]。汞经由燃煤过程的迁移、转化己成为它在生物圈内循环的一个重要途径[4](如图1所示)。 造成汞环境污染的来源主要是天然释放和人为两个方面。其中,每年燃煤汞的排放占人类活动汞排放的较大部分。以美国为例[5],美国每年汞的排放量占全世界向大气排放汞总量的3%,大约 收稿日期:2007-01-04 基金项目:云南省教育厅科学基金资助项目。 第一作者简介;王建英(1979-),女,河南商丘人,昆明理工大学硕士生,主要研究方向:大气污染控制工程。 综述与专论 能源环境保护 Ener gy Environmental Protection V ol.21,N o.3Jun.,2007 第21卷第3期2007年6 月
烟气汞污染及控制.
烟气汞污染及控制 1 前言 汞是煤中最易挥发的重金属元素之一，大气中的汞可以通过呼吸作用随气体进入人体，也可以沿食物链通过消化系统被人体吸收，对人体的危害极大。随着世界各国对大气中汞污染问题的日益关注，燃煤烟气中排放的汞已成为目前我国迫切需要解决的一个重大环境问题。2003 年我国人为汞排放量为250 t，其中约有39%来源于煤的燃烧[1]。2005 年我国电站燃煤锅炉气态汞总排放量约为147 t，固态汞排放量约为47 t，总汞排放量约占世界燃煤汞排放量的10%左右[2]。因此如何有效地控制燃煤过程中汞的排放已经成为一个亟待解决的问题。 2 现有烟气脱汞技术与进展 2.1 利用现有污染控制设备脱除烟气中的汞 2.1.1 利用除尘设备除去烟气中的汞 目前电厂应用的除尘设备有静电除尘器（ESP）和布袋除尘器（FF），这些除尘设备在降低颗粒物排放的同时，能够在一定程度上减少汞的污染，去除率与烟气中汞的形态、除尘器类型等因素有关。相关研究表明，ESP 能除去烟气中小于20%的汞[3]。其对汞的吸附和脱除效果与飞灰中碳含量、颗粒粒径以及吸附于其表面的其他元素的物化特性等因素有关。和ESP 相比，FF 可以捕集几乎所有颗粒粒径大于0.1μm 的尘粒，所以其对烟气中汞的脱除效果更加良好。 ESP 和FF 能够有效脱除Hg(p)，但对Hg0和Hg 2的脱除率相对较
低，且脱除效果易受烟气特性的影响。因此仅仅依靠常规除尘设备来去除烟气中汞，还不能满足环境要求。目前，基于FF 或是ESP 的吸附剂喷入技术，能够有效地提高燃煤烟气中汞的脱除效率，是一种很有应用前景的脱汞方法，它主要是利用吸附剂的吸附性能，将烟气中的汞吸附在吸附剂上，然后被下游的除尘设备去除。基于FF 和ESP 的活性炭喷入技术去除烟气中汞有3 种方案[4]：（1）在除尘设备之前，直接向烟气中喷入活性炭；（2）在ESP 之后，对烟气进行喷淋冷却，然后喷入活性炭，用FF 收集吸附后的活性炭；（3）在空气预热器之后，对烟气进行喷淋冷却，然后在ESP 之前喷入活性炭。但此技术因投资费用较大且运行成本较高，电厂一般难以承受。 1.1.2 利用脱硫设备除去烟气中的汞 为了降低SO 2污染，新建电站都要安装脱硫设备，老的电站也在 逐步增加脱硫设备。这些脱硫设备在脱除硫的同时，也能够去除烟气中部分汞。L.Zhang 等[5]利用Ontario Hydro Method 方法，对中国6 家电厂的汞排放进行比较分析，发现湿法烟气脱硫（WFGD ）设备对Hg +2 的脱除效率可达78%，但仅能去除烟气中3.14%的Hg 0。WFGD 的汞脱除效率与汞的形态密切相关，而烟气中Hg +2所占比例变化很大，Hg +2含量越大，WFGD 设备的汞脱除效率越大。在WFGD 脱硫过程中，脱硫浆液pH 值、温度等对烟气中汞形态的转移也有影响作用，脱硫效率变化较大。鲍静静等[6]在脱硫剂中添加4O KMn 、Fenton 试剂、Na 2S 等 添加剂来提高WFGD 设备的脱汞效率，不同添加剂的效果有所不同，其中Na 2S 效果最为显著，主要原因是由于Na 2S 会分解产生S 0、S -2，
燃煤电站烟气中汞脱除与减排技术
收稿日期：2012-02-14 作者简介：张静怡（1977—），女，山西永济人，工程师，主要从事火电厂环境保护研究与咨询工作。 E-mail:zhangjingyi@https://www.360docs.net/doc/929935820.html, 要经过选择性催化还原（SCR ）脱硝系统、除尘器和湿法烟气脱硫系统（见图2），这些现有的环保设施对汞的排放特性产生了不同的影响。 2.1SCR 脱硝系统的影响 根据美国中部某电厂采样测试结果[4]，SCR 脱 硝系统对烟气中汞的总量影响不大，但是部分元素态汞经过SCR 系统后发生了很大的变化，其与图2 汞从燃煤机组中排放 Fig.2Mercury emission from coal -fired power plants
第9期 总汞量之比由43.67%下降到14.41%。根据分析，这主要是SCR脱硝系统催化剂中V2O5和TiO2产生的作用，当烟气通过催化剂层时，部分元素态汞与烟气中的酸性气体（如HCl、HF等）、氯气反应，被氧化成了氧化态汞。总之，SCR系统可以提升氧化态汞的含量，从而提高下游设备的脱汞能力。 2.2除尘器的影响 现有的除尘器分为静电除尘器（ESP）和布袋除尘器（FF）2种。在美国，静电除尘器还分为高温侧静电除尘器和低温侧静电除尘器，本文讨论的主要是低温侧静电除尘器。除尘器对汞的脱除主要是将烟气中大部分颗粒态汞捕获，同时部分氧化态汞由于吸附在细颗粒物表面也被除尘器捕获。但是除尘器对元素态汞仍然无法脱除。 根据ICR对美国84个不同燃煤电厂进行的相关检测，静电除尘器对烟煤和次烟煤烟气中汞捕获率分别为46%和16%，布袋除尘器对烟煤和次烟煤烟气中汞捕获率分别为83%和72%。 除尘器对烟煤和次烟煤的脱汞效率呈现出很大差异的原因主要是煤种不同导致煤中氯含量不同[5]，煤中的氯可通过同相、异相或催化氧化等途径将烟气中的元素态汞氧化，因此煤中的氯含量越高，烟气中元素态汞的份额就会越少，除尘器的脱汞效率越高。 结合部分电厂的现场测试结果可以看出，布袋除尘器对汞脱除的能力明显高于静电除尘器。这是由于布袋除尘器几乎可以捕集0.1μm以上的尘粒，对5μm以上尘粒的捕集效率可达99%以上。而静电除尘器需通过强电场使灰尘颗粒带电，进而将其除去，因此静电除尘器对尘粒的比电阻值有很高的要求。而尘粒的比电阻值与尘粒的化学成分有很大关系，燃煤粉尘的主要成分是SiO2、Al2O3、K2O、Na2O等，SiO2和Al2O3质量分数大于85%的尘粒很难被除去[6]。 另一方面，除尘器脱除下来的飞灰中汞含量随飞灰残碳量的增加而增加[7]。这是由于烟尘中残留的碳具有吸附烟气中汞的能力，烟尘中碳含量增加，除尘设备对汞的捕获率也会增加。而在布袋除尘器中，气相中的汞与飞灰及其飞灰中含有的碳粒等固体物料之间存在更加密切的相接触。2.3脱硫系统的影响 目前大型燃煤机组的脱硫设施多为湿法脱硫系统。湿法脱硫系统能够有效去除易溶于水的氧化态汞（Hg2+），但是对元素态汞无控制作用。根据美国的测试结果，脱硫吸收塔对氯化物含量高的烟煤有脱汞效果，而对美国西部产的次烟煤则几乎无效。总体而言，原煤中的氯质量分数大于200×10-6时，湿法脱硫系统的净脱汞效率为40%～60%；氯质量分数大于400×10-6时，湿法脱硫系统的净脱汞效率大约为80%，而当氯质量分数小于100×10-6时，湿法脱硫系统的净脱汞效率为10%～20%。 另一方面，湿法脱硫系统对烟气中的氧化态汞有还原作用，可将其还原为元素态汞，这对湿法脱硫系统的脱汞效率产生了负面的影响。其原因是脱硫系统中的亚硫酸盐和亚硫酸氢盐具有还原性，能将氧化态汞还原为不溶于水的元素态汞[8]。其反应机理如下。 亚硫酸盐的氧化反应： SO32-+H2O→SO42-+2H++2e-，E0=0.2V（1）氧化汞被还原： Hg2++2e-→Hg0，E0=-0.85V（2）另外，金属离子（如铁、锰、镍、钴、锡等）也能与氧化态汞反应，使之还原[9]，其反应式如下：2M2++Hg2+→Hg0+2M3+（3） 3脱汞技术 目前的脱汞技术大体分为燃烧前处理和烟气脱汞2类。 3.1燃烧前处理技术 燃煤电厂燃烧前处理技术是指添加溴化剂的脱汞技术，它是在电厂输煤皮带上或给煤机里加入溴化盐溶液，或是将溴化盐溶液直接喷入锅炉炉膛。溴化物的填加可以有效增加烟气中氧化态汞的比例，配合SCR烟气脱硝系统，可以保证进入后续设备烟气中的氧化态汞有较高的比率，从而利用下游的除尘器和湿法脱硫系统进行汞脱除。采用炉前添加溴化物的方法能够有效利用烟气湿法脱硫装置控制汞的排放，最高的脱汞效率可以达到88%。而且喷射系统简单，成本低。但是，值得注意的是被控制的汞大部分都进入烟气湿法脱硫装置的排出物—— —石膏或废水里，需要二次处理，因此其应用受到限制。 3.2烟气脱汞技术 烟气脱汞是当前商业应用的主要脱汞工艺，主要的方法是在除尘器之前喷射吸附剂，常用的吸附剂为溴化活性炭，烟气中的汞首先被活性炭上的溴化物氧化，而后再被活性炭吸附，最后在除尘器中捕集下来。除尘器可采用静电除尘器或布袋除尘器。 在这种方法中，煤中的氯含量也会对脱汞效率产生很大的影响，安装静电除尘器的机组采用活性炭喷射方法脱汞测试结果表明，随着活性炭喷射量的增加，脱汞效率随之提高；燃用 张静怡：燃煤电站烟气中汞脱除与减排技术
脱汞综述
脱汞技术综述 摘要：中国式全球范围内汞污染最为严重的地区之一，汞在烟气及大气中的存在方式有三种：元素态汞（Hg0），氧化态汞（Hg+、Hg2+）可颗粒态汞（Hg（p）），汞的存在形式影响其去除效率，本文综述了各种汞的去除方法，详细介绍了燃烧后脱汞的方法及研究现状。 关键词：脱汞；颗粒态汞；氧化态汞；元素态汞； 1.前言 汞是煤中一种痕量元素，在煤燃烧过程中会排入大气，对环境、人体产生极大的危害。有关汞对环境及人体的影响有相当多的文献记载，燃煤锅炉作为造成环境汞污染的主要人为排放源，已经在世界范围引起广泛关注。世界范围内煤中汞含量一般在0.012-0.33mg/kg，平均汞含量约为0.13mg/kg，我国煤中汞的平均含量为0.22mg/kg，我国是一个产煤大国。 2.1汞在煤中的存在形式 煤中汞的存在形式是影响汞排放的重要因素。对于煤中汞的存在形式,许多学者都进行了研究。煤中汞的形态可分为无机汞和有机汞，煤在地质化学中被归为亲硫元素,因而煤中汞主要存在于黄铁矿(FeS2)和朱砂(HgS)中,煤中的汞主要存在于无机矿物质中。 2.2汞在烟气中的存在形式 汞脱除的有效性取决于汞的形态分布，目前认为，在煤燃烧烟气中，汞存在3中基本形态：元素态汞（Hg0），氧化态汞（Hg+、Hg2+）可颗粒态汞（Hg（p））。Hg+烟气及大气中极不稳定，极易转化为二价汞，而Hg2+易溶于水可以被湿式烟气脱硫装置脱除，Hg（p）可以通过常规的污染物控制设备去除，所以氧化态及颗粒态汞比较容易被去除。由于Hg0的高挥发性及在水中的难溶性，在大气中的平均停留时间长达半年至两年，现有的烟气净化设备很难将其去除。因此，燃煤烟气脱汞的关键就是Hg0的脱除。 1.燃烧过程的脱汞 目前燃煤烟气脱汞技术主要分为燃烧前脱汞、燃烧后脱汞以及燃烧后尾部烟气脱汞，其中燃烧后脱汞技术的研究最为广泛。 3.1燃烧前脱汞 燃烧前脱汞属于对源的控制，大大减少了汞进入燃烧过程的量，主要包括洗煤和热解技术。洗煤技术是一种简单而低成本的降低汞排放的方法，采用先进的物理化学洗煤技术，汞的脱除率可达64.5%。目前，发达国家的原煤入洗率已经达40%~100%，而我国只有22%[1]，因此，我国应尽快提高原煤入洗率。热解法脱汞则是利用汞的高挥发性，在不损失碳素的温度条件下，使烟煤温和热解把汞挥发出来。比较这两种工艺，洗煤脱汞工艺相对成熟，热解脱汞工艺尚处于实验室研究阶段，有待进一步研究。 3.2燃烧中脱汞 关于燃烧中脱汞技术的研究很少，但针对其他污染物采用的一些燃烧控制技术队汞的除具有积极的作用。主要包括：流化床燃烧、低氮燃烧和炉膛喷入吸附剂法。
燃煤火电机组烟气脱汞工艺中卤族元素的影响
燃煤火电机组烟气脱汞工艺中卤族元素的影响 陶叶 （中国电力工程顾问集团公司，北京市 100120） Impact of Halogen on mercury removal in coal-fired power plant TAO Ye （China Power Engineering Consulting Corporation，Beijing 100120，China） ABSTRACT: Control of Mercury pollution from coal-fired power plant flue gas is receiving worldwide attention, and mercury removal technologies have been applied in some U.S. power plant. The tests in these power plants have found that halogen, especially bromine, can significantly affect the mercury removal efficiency. This paper focused on the influence of halogen, the content of bromine in coal, and the mercury removal process by using bromine. On the basis, this paper proposed a technical route for mercury pollution control in Chinese power plant. KEY WORDS: coal-fired power plant；mercury removal from flue gas；bromine；activated carbon injection；multi-pollutant removal； 摘要：燃煤火电机组烟气汞污染控制正受到全球广泛关注，烟气脱汞工艺在美国部分电厂已有成功应用。电厂测试结果发现卤族元素，特别是溴元素，对烟气脱汞的效率具有显著影响。本文重点从卤族元素的影响、煤中卤族元素的含量，以及溴应用于脱汞的工艺流程等方面进行了研究和分析。在此基础上，提出了一条适合我国国情的燃煤火电机组汞污染控制的技术路线。 关键词：燃煤火电机组；烟气脱汞；溴；活性炭喷射法；协同脱除 0 引言 我国高度重视燃煤火电机组大气汞污染控制工作，环境保护部已部署在五大电力集团开展燃煤电厂大气汞污染控制试点工作，拟在16个电厂建设烟气脱汞示范项目。目前已经确定了进行试点的电厂，各发电集团大力开展相关研究工作，即将进行电厂汞排放量的在线测试。在我国最新版《火电厂大气污染物排放标准》（二次征求意见稿）中也首次明确提出了要限制大气汞污染的排放，并对各类型电厂的汞排放限制都定为0.03mg/m3。未来几年，在我国部分高汞烟气及褐煤机组电厂将有望安装烟气脱汞工艺。 根据美国电厂烟气脱汞工艺运行情况来看，卤族元素，特别是溴元素，对烟气脱汞效率有显著的影响。因此，本文将重点从卤族元素的影响、煤中卤族元素的含量，以及溴应用于烟气脱汞的工艺流程等方面进行研究和分析。 1 卤素对烟气汞脱除的影响 煤中（和烟气中）的氯含量越高越有利于汞的氧化过程，这已成为国内外研究界的共识。图1总结了美国环保总署的信息收集部门（US EPA ICR）[1]以及其他研究人员[2]对美国具有代表性的电厂进行测试的结果。从图中可以看出，随煤中氯含量的增加，烟气中元素汞明显减少，即大量元素汞向氧化态和颗粒态转化。除现场测量外，许多小型试验台的试验结果也证明了氯能促进汞的氧化，并随之提高汞的脱除效率。
燃煤烟气汞污染控制技术
燃煤烟气汞污染控制技术 3 田立辉 李彩亭 曾光明 高 招 罗 瑶 (湖南大学环境科学与工程学院,湖南长沙410082) 摘要 介绍了燃煤电站汞的排放状况,论述烟气中汞的存在形式以及影响其存在形式的因素。介绍当前燃煤电站汞排放控制技术的研究进展,并对各种烟气脱汞技术的特点和净化效率进行对比。最后对烟气脱汞技术的研究趋势进行了展望,提出了适合于我国国情的研究方向。 关键词 燃煤烟气 汞的存在形式 影响因素 烟气脱汞技术 3教育部科学技术研究重点项目(105126);湖南省自然科学基金项目(03JJ Y 2002);新世纪人才支持计划项目(NECT 20420769)。 0 引言 煤作为一次性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。煤燃烧过程中生成的污染物除S O 2、NO x 和C O 2以外,还有各种形态的汞。汞及其化合物可通过呼吸道、皮肤和消化道等不同途径侵入人体,造成神经性中毒和深部组织病变,而且汞毒性具有积累性,往往需几年或十几年才有表现,所以燃煤过程中的汞污染控制问题越来越受到重视 [122] 。在我国煤炭是主要燃料能源,据统计2003年 我国燃煤电站汞排放量达到8618t ,废渣汞排放量为28194t [3] 。可以预见,防止燃煤汞污染是21世纪电 力工业最重要的环保课题之一。1 烟气中汞的存在形式及其影响因素111 汞的存在形式 烟气中汞的存在形式主要包括3种[4] :单质汞 (Hg 0),化合态汞(Hg +和Hg 2+)和颗粒态汞。通常而言,化合态汞易溶于水可被湿法洗涤系统所捕获而脱除 [5] ,颗粒态汞可以通过除尘器除去,所以这2种形 态的汞相对比较容易除去。而单质汞容易在大气中通过长距离的大气运输,其在大气中的平均停留时间可达半年至两年,是最难控制的形态之一。因此,对单质汞污染的控制成了当前研究的重点和难点。112 影响烟气中汞存在形式的因素 烟气中汞的存在形式对汞的脱除效率有重要影响。影响烟气中汞存在状态的主要因素包括烟气温度、烟气气氛和烟气成分等。 (1)烟气温度及烟气气氛的影响。刘迎晖[6]等人研究发现汞在氧化性气氛下,当温度>800K 时单 质汞是主要存在形式;温度<600K 时氯化汞是主要形态;在600～1000K 有少量的氧化汞生成;在温度>400K 的还原性气氛中99%的汞以单质汞的形式存在。 (2)烟气成分的影响。燃烧后烟气中含有的微 量成分对元素汞的氧化有重要影响,Laudal D L [7] 等人对不同气体组分存在条件下汞的氧化进行了研究,给出了不同气体存在时氧化态汞与元素汞的比例,见表1。 表1 不同气体组分存在条件下汞的形态分布[7] 气体组分 氧化态汞Π% 元素汞Π% Cl 2 84181512飞灰 1109910HCl 0139917S O 2 0179913飞灰、Cl 2、S O 228157115飞灰、HCl 、S O 2 1139817NO ΠNO 2 2119719飞灰、NO ΠNO 2、Cl 278152115飞灰、NO ΠNO 2、S O 2 37116219S O 2、NO ΠNO 2、HCl 0119917飞灰、HCl 、S O 2、NO ΠNO 2、Cl 2 4617 5317 2 烟气脱汞技术 汞排放控制技术的研究目前主要集中在3个方面:燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞,其中燃烧后脱汞即烟气脱汞是目前研究的重点。烟气脱汞的方法主要有吸附剂法和化学氧化法。211 吸附剂法21111 活性炭法 在烟气中喷入活性炭是研究最为集中且最为成 8 4环 境 工 程 2008年10月第26卷第5期
燃煤电厂烟气脱汞技术综述
燃煤电厂脱汞新技术介绍 (1) 摘要： (1) 关键词：燃煤脱汞技术 (1) 1、汞在煤中的存在形态和危害 (1) 2、烟气中汞的形态分布 (1) 3、燃煤电厂脱汞技术研究现状 (2) 3.1 燃烧前脱汞 (2) 3.2 燃烧中脱汞 (2) 3.3 燃烧后脱汞 (2) 4、利用现有的烟气控制设备脱汞 (3) 4.1 烟气循环流化床反应器 (3) 4.2 除尘设备 (4) 4.3 脱硫设施 (4) 5、化学沉淀法脱汞 (5) 5.1 碘化钾溶液洗涤法 (5) 5.2 氯化法 (6) 5.3硫化钠法 (6) 5.4化学氧化法脱汞 (6) 6、其他方法脱汞 (6) 6.1紫外线照射烟气脱汞技术 (6) 6.2光催化氧化技术 (7) 7、结论 (7) 参考文献 (8)
燃煤电厂脱汞新技术介绍 摘要： 在世界范围内,由于人类活动造成的汞排放占汞排放总量的10%~30%。燃煤电厂汞的排放占主要地位。目前，在现有排放标准的基础上，现行的控制技术已基本解决了烟尘、SOx 和NOx的排放问题，相应的大气污染物控制设备也得到广泛应用。相比较而言，由于烟气中的汞排放浓度一般只有10 μg/m3左右，汞的危害与控制技术研究一度遭到忽视。2010年我国原煤消耗31.8亿吨，是2000年的2.41倍，其中电煤消耗18亿吨。由于煤炭是中国的主要一次性能源，而在煤炭利用过程中，会有大量的汞被释放到大气中。因此，研究燃煤电厂汞污染问题显得十分重要。 关键词：燃煤脱汞技术 1、汞在煤中的存在形态和危害 对于煤中汞的存在形式,许多学者都进行了研究。Finkelman在煤中发现了含汞的硫化物和硒化物,Ca-hill和Shiley发现煤中方铅矿含汞,Dvornikov还提出煤中汞主要以辰砂、金属汞和有机汞化合物形式存在。煤在地质化学中被归为亲硫元素,因而煤中汞主要存在于黄铁矿(FeS2)和朱砂(HgS)中,煤中的汞主要存在于无机矿物质中。我国储煤中汞的分布不均，而且煤种、产地不同，汞的含量差别也很大，大约在0.308～l5.9mg/kg之间，其中，褐煤中汞的含量通常较少。煤中汞的存在形态可分为无机汞、有机汞，其中无机汞由于其较强的亲硫特性而主要分布在黄铁矿中。 人体对汞具有一定的解毒和排毒能力，微量的汞在人体内不致引起危害。汞毒可分为金属汞、无机汞和有机汞三种。金属汞、无机汞化合物对人体威胁较小，有机汞化合物的毒性最大。金属汞和无机汞损伤肝脏和肾脏，但一般不在身体内长时间停留而形成累积性中毒。金属汞蒸气有高度的扩散性和较大的脂溶性，侵入呼吸道后可被肺泡吸收的量很高并可经血液运至全身，在器官内被氧化而对人体造成损害。有机汞不仅毒性高，能伤害大脑，而且比较稳定，在人体停留的时间长，所以即使剂量很少也可累积致毒。环境中的汞可被微生物作用转化为有机态，并被生物富集，再通过食物链进入人体，危害巨大。 图1燃煤汞排放的迁移过程 2、烟气中汞的形态分布 煤燃烧过程中，大部分的汞随着烟气排入大气，小部分残留在底灰和熔渣中。烟气中汞主要以元素汞(Hg0)、化合态态汞(Hg+和Hg2+)和颗粒态汞(HgP)三种形态存在。在通常的炉
燃煤汞污染综述
燃煤汞污染现状及其控制 专业：环境科学 姓名：张宏祥 学号：X11114006 2014年5月23日
导言 汞是具有巨毒性、持久性、易迁移性、高度生物蓄积性的化学物质，可通过呼吸、皮肤接触、饮食、母婴遗传等方式进入人体，对人体健康造成危害。世界高度关注汞污染问题，汞被认为是全球性循环元素，减少因燃煤向大气排放汞是人类的共同任务。中国一次性能源以煤炭为主，燃煤汞排放是主要的人为大气汞排放源。2010 年我国原煤消耗 31.8 亿 t，是 2000 年的2.41倍，其中电煤消耗18亿t。煤炭利用过程中，会有大量的汞被释放到大气中。因此，研究燃煤电厂汞污染问题显得十分重要。 一、国内外发展情况 2000 年 12 月，美国 EPA 宣布开始控制燃煤电厂锅炉烟气中汞的排放。2005 年 3 月，美国 EPA 颁布了汞排放控制标准，成为世界上首个针对燃煤电站汞排放实施限制标准的国家。联合国环境规划署（UNEP）专门制定了一系列工作日程来控制汞污染，2010 年 6 月，政府间谈判委员会第一次会议（INC1）在瑞典斯德哥尔摩召开，拟定了一项具有全球法律约束力的汞问题文书，来自包括中国在内的 140 多个国家、政府间组织和国际组织的 400 多名代表出席了本次会议。 中国的汞排放量已经世界第一，UNEP 的报告草案中，2005年中国汞排放量为 825.2t，占全球总排放量的42.85%；印度汞排放量为171.9t，占全球总排放量的 8.93%；美国汞排放量为118.4t，占全球总排放量的6.15%。我国电力和热力行业化石燃料燃煤排放汞 387.4t，美国排放 62.8 t。 目前我国相关政府部门及行业尚未正式对外发布过燃煤电厂汞排放的数据，专业学者的相关研究也都是估算的数据。根据中国电力企业联合会与清华大学共同承担的联合国环境规划署《中国燃煤电厂大气汞排放》项目，2008 年中国燃煤电厂大气汞排放量比 2005 年降低 10%左右，主要是因为脱硫机组占煤电机组的比例由 2005 年的 14%快速提高至 2008 年的 60%，而脱硫机组装置对汞有协同去除的作用。 国内基于现场实测的燃煤电厂汞排放资料还很少，对燃煤电厂汞排放的研究主要还是以实验室数据为王圣等 首次基于现场实测的要求，选取我国 6 个代表性的燃煤电厂作为研究对象，依
燃煤烟气中汞形态分析的实验研究[1]
燃煤烟气中汞形态分析的实验研究1) 刘 晶 刘迎晖 贾小红 王泉海 张军营 郑楚光 (华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,武汉,430074) 摘 要 在一维煤粉燃烧炉台架上采用EPA 推荐的Ontario Hydro 方法,测量了燃烧不同煤种排放的烟气中汞的形态分布情况.结果表明,烟气中汞以颗粒态和气态汞的形式存在.气态汞总量在9 23 g Nm -3范围内,主要以单质汞的形式存在,占气态汞总量的52% 83%,而二价汞占17% 48%.飞灰中汞的浓度大大超过了底灰中汞的浓度,表明汞在飞灰中富集,在底灰中分散的行为.关键词 烟气,汞,形态分布. 在燃煤烟气中存在着多途径的Hg 0 Hg 2+氧化还原转化过程[1],元素汞(Hg 0)易挥发,具有低的水溶性,是大气环境中相对比较稳定的形态,在大气中被长距离地输运 而形成全球性的汞污染.一价汞(Hg 2+2)化合物在大气中很不稳定,而无机汞(Hg 2+ )化合物比较稳定,一般都是水溶性的. 烟气中汞形态的分析方法一般分为两类:第一类是取样分析法,主要包括EPA 方法29,EPA 方法101A,汞形态吸附法[2],MIT 固体吸附剂法[3],有害元素取样链法[4]和X 射线荧光分析法[5].第二类是在线分析法,是基于AAS,CVAAS,CVAFS 和新兴的化学传感器等先进技术而发展起来的,其优点是在线的、实时的分析. Laudal 等[6]在燃煤电厂烟道气中Hg 0和Hg 2+的分离研究中,认为EPA 方法29与固体吸附剂法都会使Hg 2+ 的测定结果偏高,而Ontario Hydro 方法分离这两种形态较为合 适,该方法也是美国环保局(EPA)推荐作为标准的方法.因此,本文采用Ontario Hy dro 方法研究燃煤烟气中汞的形态分布. 1 实验部分 1 1 样品的采集 实验采用小龙潭褐煤,焦作无烟煤和平顶山烟煤三种煤样,煤样的工业分析、元素分析与汞含量如表1所示. 采用美国E PA 推荐的Ontario Hydro 方法进行取样.取样探枪由纯度高、耐高温的石英管制成.抽取的烟气首先经过滤球,过滤其中的固体颗粒,从而实现烟气的气固分离,过滤后的烟气将依次经过8个采样瓶,各种形态的汞将逐一被吸收.1# 3#采样 2002年4月11日收稿. 1)国家重点基础研究发展规划项目(G1999022212)资助课题. 第22卷 第2期2003年 3月 环 境 化 学 ENVIRONMENTAL CHEMISTRY Vol.22,No.2 M arch 2003
(完整版)选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝技术概述
选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝技术概述 王清栋 （能源与动力工程1302班1306030217） 摘要：对选择性催化还原脱硝技术进行概述，分析了其机理，并简要介绍催化剂的种类及钝化与中毒机理.最后，对SCR技术进行总结与展望. 关键词:选择性催化还原；烟气脱硝；氮氧化物 Overview of Selective catalytic reduction (SCR) flue gas denitration Wang Qingdong (Power and Energy Engineering, class 1302 1306030217) Abstract: selective catalyst reduction flue gas denitration is reviewed. Its mechanism is analysed and catalyst is given a brief introduction. Catalyst passivation and poisoning mechanism is analysed. Finally, the summary and prospect of the technology are given. Keywords: SCR; NO x; flue gas denitration. 1.前言 氮氧化物是造成酸雨的主要酸性物质之一，是形成区域微细颗粒物污染和灰霾的主要原因，也是形成光化学烟雾的主要污染物，会引起多种呼吸道疾病，是“十二五”期间重点控制的空气污染物之一.2011年初通过的“十二五”规划纲要，要求NO x减少 10%，从而使NO x成为我国下一阶段污染减排的重点.烟气脱硝技术与NO的氧化、还原及吸附特性有关.根据反应介质状态的不同，分为干法脱硝和湿法脱硝.目前，已经在火力发电厂采用的烟气脱氮技术主要是选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原 （SNCR），其中采用最多的主流工艺是选择性催化还原法. 2.SCR反应原理 选择性催化还原脱氮是在一定温度和有催化剂存在的情况下，利用还原剂把烟气中的NO x还原为无毒无污染的N2和H2O.这一原理与1957年在美国发现，该工艺最早却在20世纪70年代的日本发展起来的. SCR 原理图如图一所示 氨气被稀释到空气或者蒸汽中，然后注入到烟气中脱硝，在催化剂表面，氨与NO x 生成氨气和水.SCR过程中的主要反应如下： 4NO+4NH3+O24N2+6H2O 基于V2O5的催化剂在有氧的条件下还对NO2的减少有催化作用，其反应式为 2NO2+4NH3+O23N2+6H2O
燃煤烟气中汞脱除技术的研究进展
第39卷第4期2008年7月 锅 炉 技 术 BOIL ER TECHNOLO GY Vol.39,No.4 J ul.,2008 收稿日期:2007-09-24 基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2006CB200300) 作者简介:孟素丽(1981-),女,硕士研究生,主要从事燃煤大气污染物控制研究。 文章编号: CN31-1508(2008)04-0077-04 燃煤烟气中汞脱除技术的研究进展 孟素丽,段钰锋,杨立国,王运军,黄治军 (东南大学洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室,江苏南京210096) 关键词: 燃煤烟气;汞;脱除技术;吸附剂;研究进展 摘 要: 针对目前燃煤锅炉烟气中汞的排放状况,综述了燃煤电厂烟气中汞脱除技术的研究进展。介绍了现有常规污染物控制设备对燃煤烟气中汞的脱除能力;探讨了活性炭、改性活性炭、飞灰、钙基吸附剂、矿物类吸附剂以及一些新型吸附剂对汞的脱除效果。结合国内外研究经验,依靠现有污染物控制设备、改良常见吸附剂特性和开发高效廉价的吸附剂将成为今后我国脱除烟气汞的主要发展趋势。中图分类号: T K 229.6 文献标识码: B 1 前 言 汞是一种神经毒物,而且是一种生物积累物质,对人群健康威胁很大。目前认为造成汞环境污染的来源主要是天然释放和人为因素。2003年初,联合国环境规划署(UN EP )发表的一份调查报告指出,燃煤电厂是最大的人为汞污染源。在燃煤过程中,汞主要是以气态形式排放,成为环境污染的主要来源之一。烟气中汞主要以3种形态存在:元素汞(Hg 0)、氧化态汞(Hg 2+)和颗粒态汞(Hg P )。不同形态的汞具有不同的物理和化学性质。Hg 2+易溶于水且易附着在颗粒物上,故可用常规的污染物控制设备除去;Hg P 在大气中的停留时间很短,也可用除尘设备收集;而Hg 0易挥发且难溶于水,很难被除尘设备捕获,几乎全部排放到大气中,形态相对比较稳定且停留时间很长,平均可达1年左右,且易长距离输送而形成大范围的汞污染。因此,有效脱除烟气中的汞,特别是Hg 0,并开发有发展前景的汞控制技术对于21世纪环境污染治理是非常必要的。 2 现有常规污染物控制设备的脱汞效果 2.1除尘设备对汞的脱除效果 美国ICR (Information Collectio n Request )的统计结果[1]表明,CS 2ESP (cold side 2ESP )、HS 2ESP (hot side 2ESP )和FF (Fabric Fitler )的平 均脱汞效率分别为27%、4%和58%。总体来说,FF 脱除气态汞的能力更为优越,燃烧烟煤的电站除尘设备的脱汞效果显著高于燃烧亚烟煤与褐煤的电站,并且低品质的煤引起除尘设备脱汞效率低,与烟气中Hg 0的浓度及煤种的含氯量也有关。 2.2脱硫装置对汞的脱除效果 湿法脱硫装置(WF GD )脱硫效率高,适应性广,目前它对脱汞污染排放特性的影响也受到了广泛关注。杨宏 等[2]对2台500MW 煤粉锅炉配套的湿法烟气脱硫装置进行了现场测试。试验结果发现:WF GD 对烟气内的Hg 2+脱除效率可高达89.24%～99.1%;增加脱硫浆液和烟气体积比,有利于提高WF GD 对Hg 2+的脱除效率;WF GD 对烟气中全汞的脱除效率可以达到50%以上,Hg 2+在全汞中所占的比例是决定F GD 全汞脱除效果的关键因素。少于8%的Hg 2+可以被还原为Hg 0,这种转化与浆液中硫酸氢根离子和金属离子有关,较高的SO 2浓度有利于促进Hg 2+还原作用的发生。但Hg 0不但不会被吸收,还略微有所增加。目前,如何经济高效地抑制Hg 2+的还原和提高Hg 0的脱除率已成为湿法脱汞技术发展的关键。 目前东南大学杨立国等[3]首次对某石化热电厂410t/h 燃煤锅炉的N ID (Novel Integrated Desulf urization )半干法烟气脱硫装置的脱汞特性进行研究。该机组的系统配置及取样点分布
烟气脱汞技术
烟气脱汞技术 赋存在煤中的汞经过燃烧后的烟气汞主要有3种形态：气态单质汞Hg0(g)、气态二价汞Hg2+(g)、固态颗粒汞Hg (p)。仅就气态汞而言，气态单质汞Hg0(g)占主要存在形式。有关研究表明，在锅炉烟气出口处（970 C）86%的气态汞为Hg0(g)。 烟气脱汞关键是Hg0的脱除，由于Hg0难溶于水，所以一般的化学脱汞技术都需要把Hg0催化氧化为能溶于水的Hg2+，然后再做进一步处理。而吸附剂法脱汞技术通常为物理、化学混合吸附，不仅能吸附Hg2+，也能吸附Hg0。 固态颗粒汞Hg (p)易被除尘装置去除。气态二价汞Hg2+(g)易溶于水，湿法脱硫时可去除。 一、活性炭脱汞技术 活性碳脱汞脱汞属于物理吸附脱汞，对零价汞、二价汞、颗粒汞都有很好的吸附效果，其中对零价汞的脱除率可高达99%。活性碳脱汞采用活性炭喷入技术，该技术是目前较为成熟且应用最多的一种烟气脱汞技术，脱汞率可达96%。 然而活性炭价格昂贵，这严重影响了该技术的推广。1个500MW的燃煤电厂每年用活性炭脱汞费用约为100万美元。 活性炭主要有普通活性炭、化学改性活性炭、活性炭纤维等。 由Nucon公司生产的经过热沉淀单质硫活化改性的活
性炭的脱汞效率可提高到70%以上。经过碘化改性的活性炭，在同样条件下，吸附脱汞能力是未经改性活性炭的160倍，可以极大地减少活性炭用量。 二、多污染控制技术 多污染控制技术属于化学脱汞技术。 首先采用催化氧化技术将单质汞转化为离子汞，其次利用湿法脱硫洗涤塔将离子汞溶于水，将其去除。 相关研究结果表明，电厂SCR脱硝装置可以氧化70%-80%的元素汞，可以提高汞的脱除率。 在美国密歇根州Endicott电厂进行了湿式脱硫装置脱汞工业性试验，在系统中加入了氯氧化剂，阻止了氧化态汞重新还原成单质汞，脱汞效率平均保持在77%。 在Cinergy公司Zimmer电厂进行的相同试验中，没有加入氯氧化剂，结果显示了在洗涤器中发生了化学还原反应，平均脱汞效率约50%。 1999年，美国环保署估计，每年电厂燃煤中共有大约75吨的汞，发现其中三分之二汞是排放到空气中，造成约50吨，每年被释放。这种25吨重的减排是由布袋除尘器（可吸入颗粒物）、洗涤器（二氧化硫）和SCR脱硝装置（氮氧化物）来实现的。随着越来越多的洗涤器和SCR脱硝装置安装，以符合清洁空气州际法规要求，为响应州关于汞的排放
燃烧过程中的烟气脱硝
燃烧过程中的烟气脱硝 陈坤 （长沙理工大学集控1102班） 摘要: 火电厂燃煤中排放的氮氧化物( NOx ) 是造成大气污染的主要成分, 如 何经济有效地控制燃煤中SO2和NOx 的排放量是我国乃至世界节能减排领域中急需解决的关键问题。文章综述了国内外火电厂脱硫脱硝技术的发展和应用、脱硫脱硝一体化技术的发展趋势, 着重介绍了世界上主要脱硝技术的分类、技术特点和应用, 包括联合脱硫脱硝、同时脱硫脱硝在内的脱硫脱硝一体化原理、特点和应用前景, 对火电厂脱硝和脱硫脱硝一体化技术的应用具有一定参考价值。 关键词: 节能减排; 燃煤火力发电厂; 氮氧化物( NOx ) ; 脱硝( 脱氮) ; 低NOx 燃烧; 烟气脱硝; 脱硫脱硝一体化;联合脱硫脱硝; 同时脱硫脱硝 1. 引言 煤炭是一种重要的能源资源, 当今世界上电力产量的60%是利用煤炭资源 生产的。中国又是一个燃煤大国, 一次能源能源76%是煤炭, 到2005 年我国煤年产量达20 亿t, 其中一半用于燃煤电厂,燃煤发电量约占全国总发电量的70% 左右。煤燃烧排放烟气中含有硫氧化物SOX ( 主要包括: SO2、SO3 ) 和氮氧化物NOx ( 主要包括: NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5 ) , 其中SO2、NO 和NO2 是大气污染的主要成分, 也是形成酸雨的主要物质。脱硫( Desulfurizat ion ) 、脱硝( Denit rif ication) ( 亦称脱硫脱氮) 是除去或减少燃煤过程中的SO2和
NOx , 如何经济有效地控制燃煤中SOX和NOx 的排放量是我国乃至世界节能 减排领域中急需解决的关键问题。本文主要阐述火电厂脱硝技术和脱硫脱硝一体化的发展趋势, 有助于推动我国火电厂脱硝和脱硫脱硝一体化技术的应用, 以减少燃煤电厂氮氧化物NOx 的排放。氮氧化物排放量NOx 排放量近70% 来自于煤炭的直接燃烧, 火力发电厂是NOx 排放的主要来源之一, 其中染大气的主要是N O 和N O2。降低N Ox 的污染主要有二种措施: 一是控制燃烧过程中NOx 的生成, 即低NOx 燃烧技术, 亦称一级脱氮技术; 二是对生成的NOx 进行处理, 即烟气脱硝技术,亦称二级脱氮技术。目前低NOx 燃烧技术主要有二段燃烧法、炉内脱氮( 三段燃烧) 、烟气循环法和低NOx 燃烧器等, 而烟气脱硝是近期内NOx 控制中最重要的方法, 目前脱氮效率最高、最为成熟的技术是选择性了一个新兴的节能产业, 出现了专业的节能企业,产业的疆域在不断延伸, 市场规模 日益扩大。尽管尚缺乏权威的统计数据, 但可从美、加节能市场的情况窥其一斑: 美国有专业节能企业2 100 多家, 仅纽约州的营业额就达85. 5 亿美元; 加拿大的节能服务市场则达200 多亿加元。 2. 国内外NOx排放标准 自20世纪70年代初日本和美国率先实施控制SO2排放战略以来，许多国家相继制定了严格的SO2排放标准(表1-5)和中长期控制战略，加速了控制SO2的步伐，大大促进了有关控制技术的发展，使SO2排放在短短的十多年问，得到了大幅度的削减。与SO2排放控制战略相比，NOx排放控制相对较晚，但到90年代初，发达国家均制定出严格的NOx排放标准，如表1-6所示。
烟气中汞形态的测定方法
烟气中汞形态的测定方法 姓名：陈渊源学院：环境科学与工程学号：5087709012 指导教师：王文华学院：环境科学与工程 摘要 本论文在实验室已建立的测定燃煤烟气中汞的固体吸附剂法和安大略法的基础上，将两种方法有机结合，创造出一种新的燃煤烟气汞的测定方法，既能测定出烟气中不同形态的汞，又能简化安大略法复杂的采样装置。该方法用纤维滤膜过滤烟气中的颗粒态汞，用 1mol/L KCl溶液吸收氧化态汞，用实验室自制的铝基吸附剂吸收元素态汞。取样完成后分别对滤膜和KCl溶液进行消解，对吸附剂进行洗脱，之后用测汞仪测定各部分的汞含量。实验结果表明，固体吸附剂法和安大略法的回收率均在80%以上，而新建的方法回收率很低，尤其是元素态汞部分，几乎没有被吸附。分析原因可能是吸附剂的孔隙被前端KCl溶液吹出的水汽所占，从而影响了元素态汞的吸附。该方法还需进一步改进和完善。 关键词：汞；形态分布；安大略；燃煤烟气 1绪论 1.1汞的危害与来源 汞作为一种非常重要的全球性污染物而备受人们关注，即使在浓度非常低的情况下，它也会对人类和野生动植物产生相当大的毒性。通过水或者空气，汞能够轻易地进行迁移。气态的单质汞在大气环境中的停留时间能达6至18个月，这意味着它能够在全球范围内进行迁移，而且，大气中的汞可通过不同的方式沉降到陆地以及水体中。 大气环境中的汞除了一部分来自天然排放如火山活动、矿藏释放等外，很大一部分来自人为活动，其中煤燃烧所释放的汞占30%以上。汞是煤中的微量元素，我国原煤中汞含量的均值为0.22mg/kg[1]。虽然其含量并不高，但由于煤的大量燃烧，每年从燃煤中排放出的汞总量是非常惊人的。2003年初，联合国环境规划署发表了一份调查报告指出，燃煤电厂是全球最大的人为汞污染源，其中亚洲的燃煤电厂排放最多，每年约排放860t[15]，超过全世界排放总量的1/3。 汞污染物对生态环境和人类健康造成很大危害。例如金属汞中毒常以汞蒸气的形式通过呼吸道进入肺泡，经血液循环运至全身。慢性汞中毒临床表现主要是神经系统症状，如头痛、头晕、肢体麻木和疼痛、肌肉震颤、运动失调等；又如甲基汞在人体肠道内极易被吸收并分布到全身，大部分蓄积在肝和肾中，分布于脑组织中的甲基汞约占15％，主要损害部位为大脑皮层、小脑和末梢神经，因此，甲基汞中毒主要为神经系统症状。[3]综上，如何合理有效控制并治理汞污染，是当今刻不容缓的问题之一。 1.2烟气中汞的理化性质 在电厂煤粉锅炉的燃烧过程中，煤中的汞蒸发释放到烟气中，随着烟气的逐渐冷却，汞将经历一系列物理和化学变化，部分凝结在亚微米飞灰颗粒表面上，而绝大部分将随烟气排入大气中。燃煤电厂汞的排放量除与煤中汞的含量、烟气的温度和组成、烟气中颗粒碳的含量、电厂使用的烟气净化装置有关外，还强烈地依赖于汞在烟气中的形态分布。 自然界中的汞有三种价态：元素汞Hg0，一价汞Hg+和二价汞Hg2+。元素汞Hg0易挥发，微溶于水，是大气环境中相对比较稳定的形态，在大气中的平均停留时间长达半年至2年，