燃煤电厂汞排放控制技术研究
燃煤电厂烟气汞排放控制研究现状及进展
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、NO X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。
燃煤电厂汞排放特性实验研究
第37卷第5期2007年9月东南大学学报(自然科学版)J OURNAL O F SOUTHEAST UN I V ERS I TY (Natural S ci en ce Ed iti on)V o l 37No 5Sep.t 2007燃煤电厂汞排放特性实验研究杨立国 段钰锋 杨祥花 江贻满 王运军 赵长遂(东南大学洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室,南京210096)摘要:选取了我国6个比较有代表性的燃煤电厂,采用美国EP A 推荐使用的OH 方法,对其入炉煤、底渣、飞灰、脱硫产物及烟气进行了取样分析,并针对系统汞的排放进行了平衡计算.测量了不同电厂的除尘器灰的含碳量,以分析其对飞灰中汞富集因子的影响.实验结果表明:在所测的6个燃煤电厂中,底渣排汞量不到总汞的1%,煤中的汞在燃烧区域以后绝大部分以气态和飞灰吸附态的形式排放,并随着机组容量的增大,气态汞的排放比例也有所增大.飞灰中的残碳对气态汞向飞灰的富集有促进作用,飞灰的含碳量与飞灰中汞的富集因子呈正相关关系.烟气中的氯元素可以提高可溶性二价汞的含量.实验研究表明,循环流化床燃烧方式可以极大地减少气态汞的排放量,其机理还有待于进一步研究.关键词:燃煤电站;汞排放;汞平衡;飞灰中图分类号:TK224 9+3 文献标识码:A 文章编号:1001-0505(2007)05 0817 05M ercury e m ission characteristics fro m coal fire d po wer pl antsY ang L iguo D uan Y ufeng Y ang X ianghua Jiang Y i m an W ang Y un jun Zhao C hangsui(Key Labo rat o ry o f C l ean C oalPow er G eneration and C om bu sti on T echno l ogy o fM i n istry of Education,S out h eastUn iversity ,N an ji ng 210096,C h i na)Abst ract :To eva l u ate the m ercury e m issi o ns ,and to co m prehend and com pare t h e s pec iati o n characteristics o f m ercury i n differ ent pow er plants ,six representa ti v e coa l fired po w er plants w ere selected ,of w hich t h ere w ere five pul v erized coal bo ilers and one circu l a ti n g flui d ized bed bo iler ,w ho se capac i ti e s ranged fro m 50MW to 600MW w ith different fl u e gas cleaning up dev i c es such as electro static precipitator (ESP),fabric filter (FF)and fl u e g as desulfuri z ation (FGD ).Sa m p les o f feed i n g coa,l bo ttom ash ,fl y ash ,desulfurization sorbent and flue gasw ere taken at the inlet and outl e t of po ll u tion contr o l dev ices fro m the si x differen t coa l fir ed pow er p lants .The resu lts of m ercury e m issi o n and m ercury balance s how that the m ercury speciation distri b uti o n changes g r eatly dependi n g on coal types ,co m busti o n bo ilers and d ifferent a ir po llution contro l dev i c es (APCD ).The fly ash exerts dif ferent i n fl u ence s onm ercur y adso r ption ,and the chlorine content i n flue gas can convertm o re ox i d ized m ercury .It is show n that circulating flui d ized bed com busti o n (CFBC )can decrease the to tal g aseous m ercury e m issi o n ,how ever the m echan is m needs to be further i n v esti g a ted .K ey w ords :co al fired pow er plan;t m ercury e m issi o n;m ercury ba l a nce ;fl y ash 收稿日期:2007 01 08.基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2002CB 211604,2006CB 200301)、985教育部 振兴行动计划 一期联合资助项目.作者简介:杨立国(1978!),男,博士生;段钰锋(联系人),男,博士,教授,博士生导师,yfduan@seu .汞是一种神经毒物,而且是一种生物积累物质,对人类健康威胁很大.研究表明[1],燃煤汞排放是主要的人为大气汞排放源.根据Chu 等[2]研究,目前全球人为源汞散发量约4000t/a ,1995年中国燃煤大气排汞量为213 8,t 约占总量的5%.中国一次性能源以煤炭为主,1995年我国煤炭消耗量为13 8亿,t 居世界第一位[3],中国燃煤大气汞排放量自1978年至1995年年平均增长速度为4 8%,全国累积汞排放量为2493 8t [4].煤炭利用过程中,大量的汞被释放到大气中,对人类健康造成直接或潜在的危害.本文采用美国国家环保署(EP A )标准燃煤电厂汞取样分析方法对选取的我国6个燃煤电厂进行了系统全面的取样分析测试研究工作,获取了我国现阶段燃煤电站配置条件下汞排放特性的实验数据,掌握了目前我国部分燃煤电厂汞排放现状和规律,为将来我国燃煤电厂汞排放控制政策的制定提供了有益的参考.1 实验系统本文选取了我国6个比较有代表性的燃煤电厂锅炉系统进行实验研究,各个电厂系统配置如表1所示.实验对电厂的入炉煤样、底渣、预除尘器灰、除尘器灰、脱硫产物和烟气等进行了取样分析研究.固态产物的取样与烟气采样同时进行.取样点的布置如图1所示.表1 6个燃煤电厂锅炉容量和污染物控制装置电厂地点锅炉类型机组容量/MW设计煤种污染物控制1#北京W型火焰、飞灰复燃、液态排渣直流炉220神华煤静电除尘器2#内蒙古四角切圆燃烧方式煤粉炉200准格尔烟煤布袋除尘器3#内蒙古单炉膛 型煤粉炉50准格尔烟煤布袋除尘器4#内蒙古直流式燃烧器四角切圆燃烧方式、固态排渣煤粉炉600准格尔烟煤静电除尘器5#河北四角切圆方式、单炉膛 型露天布置、固态排渣煤粉炉600神华煤静电除尘器+湿法脱硫6#江苏固态排渣、超高压循环流化床蒸汽锅炉135混和煤种静电除尘器图1 电场飞灰取样点示意图烟气取样采用美国环保署(EPA)和能源部(DOE)等机构推荐的汞测试分析的标准方法OH 方法,如图2所示,其流程为:采样系统从烟气流中等速取样,取样管线的温度维持在120∀以上.取样系统主要由石英取样管及加热装置、过滤器(玻璃纤维滤筒)、吸收瓶(置于冰浴中)、流量计、真空泵等组成.颗粒态汞由位于取样枪前端的玻璃纤维滤筒捕获,氧化态汞由3个盛有KC l溶液的吸收瓶收集,元素汞由1个装有HNO3+H2O2溶液和3个装有KM nO4+H2SO4溶液的吸收瓶收集,最后由盛有干燥剂的吸收瓶吸收烟气中的水分.取样结束后,进行样品的恢复和消解;所有消解过的样品称重后立即送入全自动测汞仪H ydra AA进行检测.固态产物中汞含量的测定采用全自动汞测量仪DM A80来进行,DM A80固液相自动测汞仪将样品的加热过程和原子吸收光谱检测装置集于一身,能直接测定固体或液体中的总汞含量.图2 OH方法烟气汞等速取样系统简图2 结果与分析通过对6个燃煤电厂全负荷运行条件下的煤、底渣、飞灰、烟气(及脱硫产物)汞浓度数据和运行工况的计算分析,可以得到电厂在全负荷运行工况下的汞平衡,如表2和图3所示.表2 不同电厂不同形态汞的排放量g/h电厂煤中汞底渣中汞除尘器前不同形态汞排放量Hg0H g2+H g P除尘器脱除汞除尘器后不同形态汞排放量Hg0H g2+H g PW FGD脱除汞脱硫装置后不同形态汞排放量Hg0Hg2+H g P1#0 810 000 720 070 020 040 570 050 00!!!!2#26 40 0410 812 00 720 455 7017 60 00!!!!3#8 700 010 862 552 804 400 181 170 15!!!!4#69 60 2886 713 20 372 1236 530 90 00!!!!5#10 00 757 990 310 030 049 541 230 000 869 740 410 00 6#2 720 130 020 001 311 970 010 000 02!!!!2.1 汞平衡及排放因子煤燃烧后,汞被再分配到粉煤灰、炉渣和烟气中,通过实验研究,发现所测试的6个电厂中,进入飞灰中的汞占3 3%~99%,其中江苏某电厂135818东南大学学报(自然科学版) 第37卷图3 6个燃煤电厂的汞平衡ＭＷ的循环流化床锅炉高达99%.进入炉渣中的汞占0 00%~0 97%.排入大气中的汞占0 96%~90 9%,135MW 的循环流化床锅炉只有0 96%.汞排放因子(EF)表示燃煤电厂烟气中的汞排放到大气中的排放量,即人们通常所说的最终向大气排放的汞强度.根据1996年美国DOE 对9个电厂的汞浓度现场测试,结果显示其排放因子为0 82~9.46m g /G J [5],本文汞排放因子计算参照此文献,但使用了国际单位,具体定义如下:E f =m Hg GQ式中,E f 为汞排放因子;m Hg 为排放到大气中的汞量;G 为给煤量;Q 为煤的低位发热量.图4 燃煤电厂不同形态汞排放比例由图4可以看出,不同电厂燃煤汞的排放因子有很大差别,这主要是由煤质特性(主要是汞含量和低位发热量)决定的.而不同电厂又由于燃烧设备、运行工况以及污染物控制设备的不同,导致燃煤烟气汞排放因子有所不同.1#,2#,4#和5#电厂表明在全负荷运行条件下,现有的污染物控制装置对气态汞排放的控制没有多大作用,煤中汞几乎全部以不同气态汞形态排入大气;3#和6#电厂由于机组容量较低和循环流化床燃烧方式,导致飞灰含碳量较高(见表3),从而使得煤中汞绝大多数以固态产物形式得以脱除,只有极小一部分被排入大气.表3 各个电厂飞灰含碳量电厂取样编号除尘器(ESP 或FF)灰含碳量%一电场二电场三电场四电场1#507212 922 632 592 57507241 432 043 833 03507252 853 153 192 54507262 822 082 532 242#50803A0 9250803B 0 92508041 333#50807A2 8750807B3 18508092 594#508131 340 70 7950814A 0 90 920 930 8350814B 0 826#50912A 11 29 8950912B 12 0310 *******C1110 34图5所示为电厂汞以不同形态的排放比例按电厂机组容量的变化情况.说明汞的排放形式与电厂机组容量有很大关系.从本实验所得结果来看,较低的锅炉容量和循环流化床燃烧方式可以比较有效地控制燃煤电厂汞的大气排放.CFB 对汞的高脱除效率也被EP A 的现场测试所报道.美国EPA 对84台锅炉进行了现场测试工作,其中共选取了5台带FF 的CFB 锅炉,发现这种燃烧方式具有从66%~99%的汞脱除效率[6],平均值为86%.图5 燃煤电厂不同形态汞排放比例2 2 飞灰含碳量对汞排放特性的影响近年来,国内外学者对汞的吸附脱除做了大量的研究,取得了一系列成果,普遍认为燃煤飞灰能吸附烟气中的汞[7-9].飞灰作为汞的一种廉价吸附剂正日益受到人们的重视.表3列出了不同电厂除尘器灰的含碳量.图6所示为不同电厂的除尘器电场灰中汞的富集因子I k 随飞灰含碳量的变化趋势.由图6可以看出,同一电厂的不同除尘器电场819第5期杨立国,等:燃煤电厂汞排放特性实验研究灰中汞的富集因子随着含碳量的增大而增大;不同电厂的除尘器灰其汞的富集因子基本上也是与含碳量呈正相关性,只不过受烟气成分(主要是C l 元素)等其他因素的影响而有所偏离.图6 电场灰中汞的富集因子随飞灰含碳量的变化如图7所示,可以从飞灰含碳量来解释不同机组容量对汞排放特性的影响:锅炉容量越小,炭颗粒在炉内的停留时间越短,则飞灰中含碳量越高,导致飞灰中汞的富集因子增大,从而汞的气态排放量越小;反之则越大.循环流化床锅炉飞灰含碳量最高,所以汞的富集因子较高.图7 除尘器灰的含碳量随电厂锅炉容量及锅型变化2.3 烟气成分对燃煤电厂汞形态分布的影响规律文献[10]研究了20~900∀范围内燃煤烟气中各气体成分的化学反应性质,发现H g 0(g)与HC l (g),C l 2(g)可迅速反应.以下为H g 0(g)与烟气中C l 2和HC l 可能发生的反应:H g 0(g )+C l 2(g)#H gC l 2(s ,g)H g 0(g)+C l 2(g)#H g 2C l 2(s)H g 0(g)+HC l (g)#H gC l 2(s ,g)+H 2(g)H g(g)+HC l (g)+O 2(g)#H gC l 2(s)+H 2O (g)H a ll 等[10]同时还发现汞-氯系统中C l 2(g)的活性更大.本文通过对6个燃煤电站汞排放特性和烟气成分的分析研究,总结了几个影响烟气中气态二价汞H g 2+(g)含量的因素,如图8和图9所示.图8 氧化汞所占烟气总汞百分比随HC l 浓度的变化图9 氧化汞所占烟气总汞百分比随C l 2浓度的变化可以看出,烟气中二价汞比例与烟气中C l 的含量基本上是正相关性的.烟气中的气态二价汞H g 2+(g)易溶于水,可以被湿法脱硫装置(W FGD )脱除,因此提高烟气中气态二价汞H g 2+(g)的含量,是一种汞排放控制的有效手段.这表明烟气中的C l 有利于燃煤电厂气态汞排放的控制.3 结论1)对6个燃煤电厂的煤、底渣、飞灰、烟气(及脱硫产物)进行了取样分析,并针对系统汞的排放进行了平衡计算,得到了燃煤电站汞的富集规律和排放特性.2)现阶段还缺乏基于实验数据的对我国燃煤电厂汞排放总量和排放特性的研究.本文所选取的6个有代表性的燃煤电厂的实验研究表明,不同装机容量,燃用不同煤种的电厂其汞排放总量有很大差异,而我国不同煤种,甚至相同煤种的不同煤层之间汞含量的差距很大,这给估算我国燃煤电厂汞排放总量造成困难.3)不同的煤种、机组容量和污染物控制装置造成燃煤电厂汞排放特性的不同,随着机组容量的增大,汞的大气排放量有增大的趋势.4)就本文的研究来看,循环流化床锅炉可以有效地控制汞向大气的排放;烟气中的氯元素可以提高烟气中可溶性二价汞的含量.5)飞灰中的残碳可以增强飞灰对气态汞的吸附作用.不同的燃烧工况和燃烧设备会造成飞灰的820东南大学学报(自然科学版) 第37卷物理化学性质的不同,这导致烟气中颗粒态汞含量差异极大,并直接导致汞向大气中排放量的不同,飞灰对烟气中汞的吸附机理和吸附脱除能力值得进一步研究分析和开发利用.本实验工作是与清华大学热能工程系禚玉群副研究员、陈雷硕士、张亮博士研究生等共同努力工作完成的,在此表示感谢.参考文献(References)[1]M e 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燃煤电厂汞排放监测和控制研究现状
文 献标 识 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：６ ４— ０ ９ ２ １ ）３— １ ０ １７ ８ ６ （０ ２ ０ ０ ７— ３
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０ 引 言
汞是低 熔点 、 沸 点 、 人体 有 害 的元 素 ， 具 低 对 是 有持 久性 、 生物 累积 性 和 生 物扩 大 作 用 的 有毒 污 染 物， 其毒害 作用 主要 表 现 在 阻碍 人 和 动 物 的 正常 代 谢机 能 ， 别是 甲基 汞 ， 特 通过 生 物 体 表 、 吸 道或 经 呼 口腔 通过肠 道 吸收 ， 大 脑 感 觉 区 、 动 区 蓄积 ， 在 运 造 成对 神经 系统 的损 害 ’ 。对 汞 排放 的污 染 源构 成
Ｈｇ （ ）＋Ｃ１ ｇ ”ｇ （ ）一
Ｈｇ １ ｓ ｇ Ｃ（ ，）
Ｈ Ｃ （ ， ）＋Ｈ １ｇ ｇ １Ｓ ｇ Ｃ（）
Ｈｇ １（ ， ）＋Ｈ Ｃ２ ｓ ｇ
硫元 素 的存 在 可 以促 进 汞 元 素 以 固相 硫 酸 汞 （ Ｓ 的形 式 沉 积 下 来 。燃 煤 中硫／ 比率 较 低 ＨｇＯ ） 氯 时， 硫元 素基本 上不 影 响烟气 中汞 的存在形 态 ， 氯元 素起 主 导作用 。提 高硫／ 比率 可 以抑 制 氯化 汞 的 氯 形成 ， 烟气 中高 浓度 的 Ｓ ， Ｏ 不仅 会 促 进 硫 酸 汞在 灰 粒 表 面凝结 ， 且还会 通 过抑 制 Ｃ， ｇ 的形 成来 抑 而 １（ ）
王 杨
（ 大连市 环境 监测 中心 ， 辽宁 大 连
１６ ２ ） １０ ３
摘 要 ： 绍 了燃煤 电厂 汞控 制 研 究现 状 ， 析 了燃 煤 中 汞 的 含 量 和 赋 存 状 态、 烧 中 汞 的 化 学 行 为 特 性 ， 讨 了汞 介 分 燃 探 的监 测 和 控 制 技 术 ， 我 国 燃 烧 电 厂 汞排 放 控 制提 供 参 考 。 为 关 键 词 ： 煤 电 厂 ； 含 量 ； 学行 为 ； 测 ； 制技 术 燃 汞 化 监 控
燃煤电厂烟气中汞的控制技术
燃煤电厂烟气中汞的控制技术大气中汞的来源1 主要来源大气中主要汞污染源为燃煤电厂、水泥厂以及有关矿物材料的开采和加工。
甲基汞同时可从城市废物充填和污水处理厂直接排出。
燃煤电厂是汞向大气排入的最主要来源。
上海市对空气中细粒径颗粒态汞的分析表明，大气中汞的颗粒物来源燃煤约占80％左右。
2 燃煤电厂生产过程汞的迁移转化电厂燃煤中的汞经燃烧通过烟气、飞灰和灰渣以及冲灰水的排放进入大气、土壤和水体。
由于汞具有挥发性，电厂用煤在粉碎过程中已有部分挥发。
煤粉进入炉内，随着温度升高，挥发出的气态汞随着烟气排放。
烟气进入除尘设备后，部分汞被灰颗粒吸附随同残留在灰渣中的汞一块被排入灰场。
进入大气的汞通过干湿沉降进入土壤和水体。
灰渣和冲灰水中的汞进入环境后，其中零价汞比重大，不易溶于水，在靠近排放口处沉淀下来。
二价汞离子在迁移过程中，被底泥和悬浮物中颗粒吸附，渐渐沉降下来。
其它形态的汞在水或沉降物中也可以转化成二价汞。
二价汞在微生物作用下，生成毒性更大的甲基汞和二甲基汞。
火电厂灰场的粉煤灰也会对土壤和地下水造成影响。
汞的危害汞是有剧毒性的微量元素，它具有挥发性和累积性。
汞在空气中传输扩散，最后沉降到水和土壤中，从而对环境和人体健康构成极大隐患。
大气中汞的浓度往往较低，一般不为人们所重视。
如果汞直接或通过大气沉降进入水体，它将以毒性更大的形态－甲基汞在鱼和动物组织中累积。
甲基汞和二甲基汞也可富集于藻类、鱼类和其它水生生物中。
生物累积导致处在食物链顶端的食肉动物体内的汞浓度数千倍甚至数百万倍于水中的汞浓度，从而在整个食物链中富集。
人体汞接触主要通过食用被污染的鱼。
高水平的汞接触将对人的神经系统和生长发育产生影响。
根据汞的接触剂量，它的健康影响依次是：感觉和认知能力的轻微损失、颤抖、不能行走、抽搐和死亡。
长期吃大量从同一汞污染区域捕获的鱼的人汞中毒的风险最大。
尤其对于育龄妇女风险更大，因为胎儿的神经系统对汞更敏感，比成人更容易受到汞的危害。
燃煤电厂汞减排技术研究
２０ １１年 １ ２月
污
染
防
治
技
术
Ｖ０ ． ４． １ ２ Ｎｏ． ６
Ｄｅ ． １ ｃ ，２ ０ １
Ｐ０Ｌ ＬＵＴＩ ＯＮ Ｃ０ＮＴＲ０Ｌ ＴＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
燃 煤 电厂 汞 减 排 技 术 研 究
王 铮 ， 薛建 明 。 许 月阳 王宏 亮 。 王 小明 管一 明 。 ， （ ． 京师 范大 学 ，江苏 南京 ２ ０ ４ ； ２ 国电科 学技 术研 究 院 １南 １０ ２ ．
中 图 分 类 号 ：７ ３ Ｘ ７ 文献 标 识 码 ： Ａ
பைடு நூலகம்
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｅ ｃ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ Ｍ ｒ ｕ ｙ Ｅｍ ｉｓｏ ｄ ｔｏ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｓ ｉ ｎ Ｒｅ ｕｃ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ
ｏ ａ ． ｒ ｄ Ｐｏ ｒ Ｐｌ ｎｔ ｆ Ｃｏ ｉ． ｆ ｅ ｗｅ ａ ｓ ｉ
汞是煤 中最 易 挥发 的重 金属元 素 之一 ， 大气 中
为 Ｈ 。 ｇ ， 具有 较 高 的挥 发性 ， ｇ（ ） 它 几乎 不 溶 于 水 ， 在 大气 中停 留时 间长 达 ０ ５— ． ２年 ， 是最 难 控 制 它 的形态 之一 ， 也是 燃 煤 烟 气脱 汞 的 难点 ， 在一 定 条 件 下可 以被 吸附在 固体 表面 ， 电除尘 中可被 部分 在 捕集 ， 主要取 决于 温 度 及 飞灰 特 性 ， 法脱 硫 系 统 湿 对 其洗 涤效 率极低 。 氧 化态 汞 （ ｇ ） 存 在 形 式 为 Ｈ Ｘ ， 想 的 Ｈ“ ， ｇ 理 阴离子 为 卤素 ， 有水 溶性 和挥发性 ， 易被 吸附 ， 具 容 较 易在 电除 尘 中被 除 去 ， 受温 度及 飞灰特 性影 响显 著， 较易 通过 湿法 脱 硫 洗 涤 除去 ， 其 浓度 比较 高 在 的情况 下 ， 采用硫 化 物使汞 稳定后 脱 除 。 可 颗 粒态 汞 （ ｇ ） 容 易 被 吸 附 和 荷 电 ， 大 气 Ｈ ， 在
燃煤电厂大气汞排放的新形势及控制技术分析
年 全 球 汞 排 放 量 最 大 的 三 个 国 家 是 中 国 、 国 和 印 （ 美 ＣＡＭ Ｒ） 首 次 规 定 了 火 电 厂 的 汞 排 放 ， 也 是 世 界 ， 这
欧 出 度 ， 三 个 国 家 的 汞 排 放 总 量 占 世 界 汞 排 放 量 的 上 第 一 个 规 定 汞 排 放 的 法 规 。 盟 也 展 开 行 动 ， 台 这 ５ ％ ， 中 中 国 是 美 国 和 印 度 两 国 排 放 量 之 和 的 两 了 有 关 多 种 有 毒 有 害 物 质 的 限 排 令 。 ０ 年 ９月 ， ７ 其 ２ ０８ 欧
全球 环境 问题 的新 热 点和 前沿 领域 。
联 合 国 环 境 规 划 署 （ ＮＥＰ） ００ 年 报 告 称 燃 ｕ ２ ８
将汞 列 为环 境 污染 物 之一 。０ ２ ， ２ ０ 年 ＵＮＥＰ首 次 公 布 全 球 汞 排 放 评 估 报 告 。 后 两 年 一 次 的 联 合 国 环 之
倍 以 上 。 着 我 国 经 济 的 不 断 发 展 ， 煤 消 耗 量 还 会 盟 出 台 禁 止 汞 出 口政 策 ， “ 令 ” 求 ， 随 燃 该 禁 要 自２０ｌ 年 １ 区 ７ 不 断 增 加 ， 排 放 污 染 问 题 逐 渐 突 出 ， 临 的 国 际 谈 起 ， 内 ２ 国 禁 止 出 口任 何 含 汞 产 品 。 汞 面 判 压 力 很 大 ， 何 在 国 际 新 形 势 下 控 制 汞 排 放 特 别 如 然而 ， 使 当时 汞污 染 控制 问题 的呼 声 很 高 ， 即 但
燃 煤 电 厂 大 气 汞 排 放 的 新 形 势 及 控 制 技 术 分 析
周 云 山 袁新 勇 张 淼
华 电 重 工 股 份 有 限公 司
燃煤电厂汞减排技术研究
２ 燃 煤 电厂 汞 减 排 技 术 研 究
目前 ， 国内外 燃 煤 电厂 采 用 的成 熟 脱汞 技 术 主 要有 燃烧 添加 剂技 术 、 除尘器 之前 喷射 吸附剂 技 术 、 吸收塔 内添 加稳定 剂技 术 、 硫废 水 络合 絮凝技 术 。 脱 具 体加 入点 及工艺 流程 见 图 １ 。
剂 固 汞 防 溢技 术 、 合 剂絮 凝 脱 汞技 术 等 。在 此 基 础 上 提 出 了燃 煤 电厂 汞 减 排 技 术 选 择 影 响 因 素 ， 燃 煤 煤 质 、 络 即 运
行 工 况 、 汞 后 副 产 物 等 ， 我 国 电力 行 业 汞 污 染 控 制 及 减 排提 供 了参 考 。 脱 为
大气 中停 留时 间短 ， 易被 电除尘 器 除去 ， 效果 也取 决
于温 度及 飞灰特 性 。
球 的约束性 控汞 文件 为此 ， 国政府 积极进 行控 制 我
汞排 放 的相 关 工作 ， 十二 五 ” 间 的重 点 工作 是 有 “ 期
选择 地进行 汞 减排 技 术 的试 点 和示 范 工 程 。因 此 ， 研 究燃 煤 电厂 汞减排 技术 是 当前 的迫 切任务 。
中 图 分 类 号 ： ７ １７ Ｘ ０ ．
文 献 标 识 码 ： Ｂ
文章 编 号 ：６ ４— ０ ９ ２ １ ） ２— ２ ０ １ ７ ８ ６ （ ０ ２ ０ ０ ６— ３
汞是燃 煤 电厂继 烟尘 、Ｏ 、 Ｏ Ｓ ， Ｎ 后 要严 格 控 制
的污 染物之 一 。联 合 国 环保 署 拟 于 ２ １ ０ ３年 形 成 全
２１ ０ ２年 ４月
电 力 科 பைடு நூலகம்
技 与 环 保
第２ ８卷 第 ２期
燃煤电厂汞排放控制技术介绍
燃煤电厂汞排放控制技术简介摘要：本文浅要分析了汞在燃煤中旳赋存形态及其排放特性，并根据影响汞清除率旳重要原因，简要简介了目前某些汞排放控制技术。
关键词：赋存形态清除率洗煤活性炭序言汞是目前重要旳全球性污染物之一，在大气中停留时间长、毒性大，并且具有生物累积作用，对人群健康构成很大威胁。
全球每年排放到大气中旳汞总量约为5000吨，而燃煤过程中汞排放占相称大旳比重。
根据美国环境保护署(EPA)1997年给美国国会旳汞研究汇报显示，燃煤电厂是最大旳汞排放污染源。
与燃油相比，燃煤产生旳汞排放要高出10倍到100倍。
因此燃煤电厂对于汞污染物旳排放控制刻不容缓。
一、汞在燃煤中旳赋存形态及其排放特性要控制燃煤电厂汞排放，就必须先理解汞在燃煤中旳存在形态及其特性，以便对症下药。
煤中大部分汞是以固溶物形式存在于黄铁矿中，以硫化物结合态、有机物结合态和残渣态存在，也也许有部分微细旳独立汞矿物分布在黄铁矿和有机物组分中。
汞是煤中较易挥发旳痕量元素之一。
煤粉通过燃烧，其中旳汞重要分为两部分：一部分伴伴随灰渣旳形成，直接存留于灰渣和飞灰中；另一部分在火焰温度下伴随煤中黄铁矿(Fes：)和朱砂(HgS)等含汞物质旳分解，以单质形态释放到烟气中。
，由于炉内高温,单质汞是煤粉中旳汞在火焰温度下存在旳重要形式。
当烟气流出炉膛，流经换热面，烟气温度逐渐减少时，一部分旳气相单质汞会被飞灰通过物理吸附、化学吸附和化学反应等途径吸取，从而转化为以颗粒态存在旳汞№(P)，这一部分包括HgC12、HgO、HgSO4和HgS等。
一部分旳气相单质汞在烟气温度减少到一定范围时，会被烟气中旳含氯物质氧化而生成气相氯化汞(HgC12)。
目前学术界认为烟气中气态二价态汞多数为HgCl2(g)。
最终尚有一部分气相单质汞仍保持不变，随烟气排出。
研究表明，在空气污染控制器旳上游烟气中旳气相汞中Hg2+占50 ～80％，单质汞Hg0占20 ～50％。
二、影响汞清除率旳重要原因燃煤烟气中旳汞重要有三种形态：二价汞（Hg2+）、单质汞（Hg0）、颗粒汞（Hg P）。
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何 淑仲 （ 国核 电力规划 设 计研究 院 ， 北京 ห้องสมุดไป่ตู้ ０ ０ ０ ９ ５ ）
摘要： 近年 来， 燃煤 电厂烟 气中的汞成 为继 Ｓ Ｏ 、 Ｎ Ｏ 和烟 尘之后又一公认 的大气环境 污染物， 我 国已正式立法控制
燃 煤 电厂 汞 排 放 ， 这使 得 燃 煤 电 厂 汞排 放 技 术 的 研 究迫 在 眉 睫 。不 同形 态汞 的理 化 性 质 不 同 ， 元 素 态汞 （ Ｈ ｇ ￣ ） 较 之 氧 化 态汞 （ Ｈ ｇ ２ ） 和 颗 粒 态汞 （ Ｈｇ ） 更难去除 ， 因此 ， 脱汞 的前提是提 高 Ｈ 的 氧 化 率 。介 绍 并 简 单 分 析 了 目前 国
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｒｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ．ｍｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｙ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ Ｏ ｍ ｃ ｏ ａ ｌ ｆ ｉ ｒ ｅ ｄ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｓ ｈ ａ ｓ ｒ ｏ ｓ ｅ ｎ ｕ ｐ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｏ ｔ ｒ ａｎ ｔ ａ ｉ ｒ ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｉ ｋ ｅ
Ｓ Ｏ ，ＮＯ ， ａｎ ｄ ｓ ｏ ｏ ｔ ．Ｓｉ ｎ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｌ ｅ ｇ ｉ ｓ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｙ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ０ ｍ ｃ ｏ ａ ｌ ｆ ｉ ｒ ｅ ｄ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｓ ｉ ｎ Ｃｈ ｉ ｎ ａ，
２ ０ １ ５年 ６月
电
力
科
技
与 环
保
第３ １卷
第 ３期
燃 煤 电厂 汞 排 放 控 制 技 术研 究
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｏ ｆ ｍｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｙ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ｃ ｏ ａ ｌ— — ｉ ｆ ｒ ｅ ｄ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｓ
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ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ｓ ｕ ｒ ｇ ｅ ｎ ｔ ．Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｓ， ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｍｅ ｒ ｃ ｙ（ Ｈｇ ” ）ｉ ｓ ｍｏ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｆ ｏ ｒ ｒ ｅ ｍｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ｆ ｒ ｏｍ ｔ ｈ ｅ ｓ ｍｏｋ ｅ，ｃ ｏｍｐ ａｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｍｅ ｒ ｃ ｙ
和烟 尘是 公认 的 重要 大气 环 境 污 染 物 。然 而 ， 近 年
电站是对 人 体 危 害 最 大 的 汞 排 放 污 染 源 。 Ｅ Ｐ Ａ在 对 电厂 有 害 污染 物 （ ＨＡ Ｐ） 排 放 进 行 风 险 评 估 时将
ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ｃ ｏ ａ ｌ ｆ ｉ ｒ ｅ ｄ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｓ ｉ ｓ ｓ ｕ ｇ ｇ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｃ ｏ ａ ｌ —ｆ ｉ ｒ ｅ ｄ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ；ｍｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｙ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ；ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑｕ ｅ
（ Ｈｇ ）ａ ｎ ｄ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｍｅ ｒ ｃ ｙ（ Ｈｇ ） ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ，ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ ｒ ｅｍｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｒ ｃ ｙ ｉ ｓ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ‘
中图分 类号 ： Ｘ ？ ０ １ ． ７
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ６ ７ ４— ８ ０ ６ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３— ０ ０ ９一 Ｏ ３
Ｏ 引 言
煤 作 为 一种 重 要 的 一次 能 源 ， 其 燃烧 产 物 会 对 环境造 成 严 重 的 破 坏 。燃 煤 电 厂排 放 的 Ｓ Ｏ 、 ＮＯ
内外 已有的汞排放控制技术 ： 燃烧前控 制（ 清洁燃煤发 电技 术 ） 、燃烧 中控制 （ 煤基添加 剂技 术和 炉膛喷射技 术 ） ， 和燃烧后控制 （ 利 用现 有的烟气控制设备 协 同控制 ） ， 并对我 国脱汞技 术发展方 向提 出了展望 。
关键词 ： 燃煤 电厂 ； 汞排放 ； 控制技 术