电站锅炉重金属汞的排放规律及控制研究
75t／h煤粉锅炉烟气汞排放情况浅析
75t／h煤粉锅炉烟气汞排放情况浅析摘要：燃煤排放出的汞是全球大气中汞的重要污染源之一，其中燃煤消耗最为集中的为燃煤发电厂，研究燃煤电厂烟气汞排放尤为重要。
本论文将通过对燃煤锅炉烟气汞的采集，分析烟气汞的含量及现有环保设施的除汞能力，对燃煤电厂的汞排放做出客观评价。
通过对现有燃煤电厂煤粉锅炉烟气汞的采样检测分析，初步掌握了燃煤电厂现除尘和脱硫设施对汞的协同脱除能力。
通过除尘设施和脱硫设施的脱汞评估，为其他燃煤电厂如何控制烟气汞的排放提供依据和参考。
关键词：重金属汞、燃煤、大气污染、汞平衡、脱汞评估1.1 引言2012年1月1日中国国家环保部正式实施新的火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)，新标准(GB13223-2011)中明确要求，自2015年1月1日起，燃煤锅炉执行汞及其化合物污染物排放0.03 mg/m3的限值。
作为新的大气污染物标准，不仅降低了GB13223-2003旧标准中的相关大气污染物的排放指标，增设了国内特别地区的特别排放限值，而且在标准中首次新增加了对燃煤重金属汞浓度的排放要求。
目前各大火力发电厂大气污染物除了烟尘、二氧化硫及氮氧化物安装了在线连续监测系统，三大污染物排放浓度具备连续监测及传输功能，但是燃煤锅炉烟气中的重金属汞排放暂未进行监测，因此对燃煤电厂重金属汞排放及控制现状分析研究对今后燃煤电厂控制烟气汞的达标排放有十分重要的意义。
1.1.1 汞的危害汞的元素含量在地壳中排名63位，汞相比较其他元素具有一些比较特殊的性质：1)重金属汞在自然界中以金属状态为主; 2)金属汞不仅仅是以金属形态存在，而且它的金属形态是以液态存在的;3)汞及汞的化合物的毒性表现在自然界的食物链中，不仅能迁移和分配，而且能蓄积;4)如表1-1所示，汞的蒸汽压随温度的逐渐升高成倍增加，在20℃时出现突升点;5)汞和它的无机化合物沸点较低，较易挥发。
这些特性大大提高了汞及其化合物对于自然环境及人体的危害。
燃煤电厂汞的释放研究
燃煤电厂汞的释放研究摘要本文研究了电厂中汞释放规律，常规燃煤电厂装备静电除尘器和湿式烟气脱硫系统。
在锅炉全负荷运行期间，采集了煤矿，煤矿灰，ESP（电除尘器）灰以及除尘后的颗粒进样和出样。
固体中的汞浓度在进行适当的处理和酸解以后用冷蒸汽原子吸收光谱测定法进行测量，气态汞用高锰酸钾和硫酸的混合溶液收集后通过冷蒸汽原子吸收光谱测定法进行测量，该结果用来检测：①汞浓度在发电厂中的相对分布；②用MALT-2计算模型来均衡汞的存在形式；③烟囱排放中的汞浓度。
烟道气中总的汞浓度分别是1.113，0.422 和0.712 ugm3N。
在烟囱排放中超过99.5%的汞以气态形式存在，固体颗粒形式所占的比例是极少的。
汞在ESP，FGD和烟气道中的相对分布分别是从8.3到55.2%，13.3到69.2%和12.2%到44.4%。
结果表明燃烧条件而不是煤中的汞浓度和污染控制设备的效率是煤电厂中影响汞排放的重要因素。
用MALT2程序计算的汞均衡分布情况表明用浓缩机制来解释汞的存在形式对电除尘器中汞的去除效率变化的影响是非常有必要的。
关键词燃煤电厂；释放研究；汞引言燃煤电厂的汞释放规律，对某电厂燃烧的三种形式的煤，含汞量分别为：0.0063，0.0367和0.065 mg/kg。
基于研究结果，本文进行了以下内容的测量：①物料守恒；②汞浓度在发电厂中的相对分布；③汞存在形式的平衡计算；④烟囱排放中的汞浓度。
1 实验方法1.1 取样在锅炉全负荷运行期间，我们采集了进样和出样例如煤矿，粗灰（炉渣，煤渣，空气预热器灰，省煤器灰，引风机灰），ESP（电除尘器）灰，FGD（烟气脱硫）石膏，烟道气，处理水。
1.2 测量固体中的汞浓度检测方法为对样品进行合适的预处理后用冷蒸汽原子吸收光谱测定法进行测定。
总的气态汞在非等速条件下使用高锰酸钾和硫酸的混合溶液在撞击滤尘器中收集。
收集样品中汞浓度用冷蒸汽原子吸收光谱测定法进行检测，检测之后的废液酸解[1]。
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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清洁火电厂汞排放规律及控制方法分析
毕业设计(论文)题目：清洁火电厂汞排放规律及控制方法分析院系动力工程系专业班级热能与动力工程专业09k1班学生XX 赵丹阳指导教师高鹏二○一三年六月清洁火电厂汞排放规律及控制方法分析摘要燃煤电站汞污染已经成为继SO2污染之后的又一重大污染问题。
燃煤烟气中汞污染的控制研究是目前重要的环保课题之一。
火电厂烟气汞污染已受到高度重视，开发高效、低成本、无二次污染的烟气脱汞技术已成为研究的重点，建设更加清洁环保的火电厂已成为趋势。
国内外对燃煤电站汞在烟气中的形态分布已经有很多研究，但就汞形态和转化机理方面还处于探索阶段，烟气的组分，温度，飞灰都会对汞的转化处理产生影响。
本文主要介绍了燃煤烟气中重金属汞的排放、形态转化及分布情况，着重论述了燃煤烟气中汞的排放规律和控制方法，并做了相应的分析与总结。
本文采用飞灰改性，并在飞灰中加入壳聚糖吸附剂，并研究它的除汞效率。
同时也对未来燃煤烟气汞污染控制技术做了新的展望。
关键词：清洁火电厂；汞；飞灰；改性；壳聚糖THEMERCURYEMISSIONLAWANALYSISA NDCONTROLMETHODS OFCLEANCOAL-FIREDPOWERPLANTAbstractCoal-fired power plant mercury pollution has bee the SO2pollution was another major pollution problems. Coal-fired flue gas mercury control research is one of the important environmental issues. Thermal power plant flue gas mercurypollution hasbeenattached great importance tothedevelopment of efficient, low-cost, no secondary pollutionflue gasmercury removaltechnologyhas bee thefocus of the study, the construction ofcleaner and moreenvironmentallyfriendlythermal power plantshas bee a trend. Coal-fired power plants at home and abroad in the form of mercury in the flue gas distribution has been a lot of research, but on the mechanism of mercury species and transformation is still in the exploratory stage. The flue gas position, temperature, conversion of fly ash will be handled on the impact of mercury.Heavy metalsmercuryemissionsincoal-firedflue gastoform transformationand distribution, focuses oncoal-firedflue gasmercuryemissionsrulesandcontrolmethods, andresponseanalysisand summaryoffuturecoal-firedflue gasmercurypollution control technologyto doanewoutlook.At present,we shall add the chitosan into the modified fly ash and study its adsorption efficiency.Key words:clean coal-fired power plants; mercury; flue gas;modification; chitosan目录摘要IABSTRACTII1 绪论11.1研究火电厂汞排放规律的意义11.2国内外研究现状11.3汞的形态及特点21.4燃煤电厂烟气脱汞概述21.5本文主要内容及研究方法52 汞的监测方法及排放规律62.1常用的汞的监测方法62.2我国燃煤电厂汞排放现状82.3汞的化学形态82.3.1 汞在煤中的存在形态82.3.2 燃煤过程中汞的形态变化92.4汞的排放规律及其影响因素92.4.1 汞的排放规律92.4.2 影响汞形态转化的化学因素103 电厂金属汞的排放控制方法及评价133.1国内外有关汞控制技术的研究现状及分析13 3.2汞排放的控制方法133.2.1 吸附剂吸附法133.2.2 脱硫设备对除汞的效果143.2.3 脱硝设备对汞的影响153.2.4 飞灰除汞法153.3除汞方法的评价154 燃煤飞灰与汞的相互作用机制174.1燃煤飞灰的基本性质174.1.1 形态特征174.1.2 化学成分174.1.3 物相组成及其他性质174.1.3.1 矿物组成174.1.3.2 活性184.1.3.3 物理性能184.1.3.4 矿物加工性质184.2飞灰汞分布及残炭物化性质19 4.2.1 飞灰来源和分析方法194.2.2 飞灰各组分的汞分布194.2.3 残炭粒径分布194.2.4 残炭化学组成204.2.5 残炭微观形态214.3飞灰改性后对汞的脱除224.3.1 改性方法234.3.2 温度对改性飞灰除汞影响255 吸附剂制备及试验方法265.1实验材料的准备265.1.1飞灰的工业分析265.1.2壳聚糖275.2实验步骤285.2.1 吸附剂的制备285.2.2模拟烟气除汞实验设计29结论31参考文献33致谢361 绪论1.1 研究火电厂汞排放规律的意义我国是世界产煤大国，煤炭产量占世界的37%，同时也是一个燃煤大国，能源消耗主要以煤炭为主，能源结构中燃煤所占的总比例高达75%，煤燃烧后所产生的污染物SOx 和NOx早已引起人们和社会的广泛关注与重视。
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
试论燃煤锅炉烟气汞污染控制技术
煤燃料是汞污染的主要来源，汞及其化合物是主要污染物之一，是环境污染控制的重要内容。
自工业革命以来，世界各国尤其是西方国家大量消耗能源资源来实现经济增长，造成了大气中大量污染物的产生，进一步降低了大气质量，不仅对人们的日常生活造成一定的影响，而且也严重破坏了自然生态系统。
目前，对汞排放控制的研究已经成为世界各国研究的热点，汞具有累积性、剧毒性以及持久性等特点，虽然汞的浓度比较低，但是我国每年燃煤量巨大，汞污染问题不容忽视。
1汞的排放形态与特性不同形态汞得化学性质与物理性质有很大的差异。
燃烧之后扩散到空气中的汞有三种形态:单质汞、颗粒汞与气态氧化汞[1]。
在燃烧烟气中，单质汞大约是20%，气态氧化汞大约是50%。
单质汞是汞的主要形式，它具有较低的水溶性与较高的挥发性，在大气中很容易通过长时间当然传输形成全球性的汞污染[2]。
其含量超过环境本身的承载能力，大气质量不断恶化，致使人们的生活、工作、健康以及生态环境等多方面都受到严重的影响与破坏的现象。
由于人类不合理的生产活动对城市大气环境造成一定的破坏，从而影响着整个生物系统，包括对人类、植物与动物的生存空间都造成了很大的危害。
2燃煤锅炉烟气脱汞技术在环保要求不断提高的时代背景下，用于除尘与烟气脱硫脱硝的各种控制设备被广泛的应用，这为烟气脱汞提供更广阔的发展空间。
我国作为人口发展大国，城市环境的质量直接关系人们的身体健康，同时对我国的稳定与长久发展也有一定的影响。
目前，在城市大气污染对人们的身体健康与生态环境都造成了很大的负面影响。
2.1烟气脱硫装置脱汞脱硫装置可以达到一定的除汞目的，烟气中的气态氧化汞化合物可以溶于水。
研究表明湿法脱硫设备可以将烟气中11%～60%的气态氧化汞去除，但是对于不能溶于水的单质汞这种设施并不显著明的是。
自工业革命以来，世界各国尤其是西方国家大量消耗能源资源来实现经济增长，国家只重视社会经济的发展状况，忽视了社会发展对环境造成的破坏。
浅议金属汞在燃煤发电机组的监测与控制技术
浅议金属汞在燃煤发电机组的监测与控制技术发布时间：2023-02-21T00:50:56.579Z 来源：《工程建设标准化》2022年19期10月作者：游世海[导读] 煤炭是我国重要的能源产品，其在生产生活中的应用占有特别大的比例。
其中大部分主要用于发电游世海国能织金发电有限公司摘要：煤炭是我国重要的能源产品，其在生产生活中的应用占有特别大的比例。
其中大部分主要用于发电。
从利用率的角度分析，煤炭资源在发电领域的利用率算是最高的。
为我国的经济发展作出了很大的贡献。
但是，在带来很大经济利益的同时也造成了很大的环境危害。
煤炭在燃烧过程中会产生很多有毒有害的物质，而现代机组把脱硫脱硝技术已经非常成熟地运用到生产中，大大改善了煤炭燃烧对环境的污染。
但是燃烧过程中还产生了大量的重金属元素特别是汞，对人类和环境的危害都很大。
越来越引起人们的重视。
本文主要是论述660MW火电机组无烟煤燃烧产生的有害重金属汞的监测方法与控制技术。
关键词：煤炭；发电；重金属；汞；监测。
一、引言贵州地区的煤种主要是无烟煤，无烟煤中含有的重金属主要有Hg、B、Bc、Gc、Co、Cu、Mn、Pb、Ni、Ba、Sr、Cr、As、Sc等；它们在煤中以有机物或化合物的形式存在，其中汞的含量最高，大约为0.308~15.9mg/kg，危害也最大。
从环境污染方面来讲，重金属主要是指汞等燃烧后产生的有毒有害物质。
根据国家2015年最新颁布的《火电厂大气污染排放标准》燃煤锅炉大气污染排放浓度限值规定：汞及其汞的化合物的排放浓度限值为0.03mg/m3。
面对如此严苛的排放标准，发电企业只有在煤的整个利用过程中做好重金属的监测与控制，才能达到国家要求的排放标准。
因此燃煤发电企业研究重金属监测与控制技术有着非常重要的现实意义。
二、燃煤重金属汞污染的途径与危害火电厂重金属污染来源主要是煤的燃烧。
经锅炉高温燃烧后，汞等有害重金属易挥发到烟气中，有一部分在烟气中被灰渣吸附后经电除尘与灰渣一起排出，有的则与烟气一起排到大气中。
燃煤电厂中汞的排放与控制的研究
燃煤电厂中汞的排放与控制的研究摘要：本文对煤中微量元素汞的含量以及燃煤烟气中汞的排放情况进行了论述，综述了重金属汞在煤中的存在形态及在燃煤电站中的转化过程，并重点介绍了燃煤烟气中重金属汞的控制方法的最新研究进展，分析了燃煤电厂在汞的控制方面存在的主要问题，并结合我国国情提出了相关建议。
关键词：燃煤电厂；烟气；汞；排放；控制Keywords: coal-fired power plant; flue gas; mercury; emission; control0引言汞对已知的任何生物没有作用，人们很久以前就认识到汞是一种有毒的物质，且属于毒性最强的元素之一。
汞污染对生态环境的影响虽然比较缓慢，但进入生态环境的汞会产生长期的危害，特别是有机汞污染环境后，对人类造成严重威胁。
自然界中汞有三种价态，零阶汞Hg0，一价汞Hg+和二价汞Hg2+。
零阶汞易挥发，且难溶于水，是大气环境中相对比较稳定的形态，在大气中的停留时间很长，平均可达1年左右，可以在大气中被长距离地输运而形成大范围的汞污染。
造成汞环境污染的来源主要是天然释放和人为两方面。
从局部污染来看：人为来源是相当重要的。
以美国为例[1]，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150t左右，其中占33%、份额最大的当属燃煤电站，约50t，垃圾焚烧炉年排放汞量约占20%，医疗垃圾焚烧约占10%。
对于燃煤过程，汞主要是以气态形式排放。
汞的电离势高，高电离势决定了汞易变为原子的特性，因而汞易迁移，难富集，利用一般的污染物控制装置无法有效捕捉而排入大气。
由于全球煤炭消耗量巨大，汞经由燃煤过程的迁移、转化已成为它在生物圈内循环的一个重要途径。
本文在参阅大量文献的基础上，从煤中汞的存在形态谈起，论述了燃煤电站中汞的形态转化过程，简要论述目前学术界对燃煤电站中汞的排放形式及其控制方法，并对该领域的研究提出了一些看法。
1 煤中汞的含量及燃煤烟气中汞的排放情况1.1 煤中汞的含量我国是一个燃煤大国，能源消耗主要以煤炭为主，因而由燃煤造成的汞污染问题也相当严重。
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电站锅炉重金属汞的排放规律及控制研究
【关键词】燃煤烟气；汞形态；除汞机理
0 引言
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。
尽管汞在煤中的浓度很低，但是由于煤消耗量巨大，国内外对它的研究均十分重视。
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，大量的汞释放到大气中，对人类健康造成直接或潜在的危害。
美国epa于2005年颁布了燃煤电站锅炉汞排放最终法规，这使得美国成为全球首个制定燃煤电站汞排放限制的国家，而我国对此研究上处于起步阶段。
1 燃煤电站汞的排放规律
煤炭中的汞主要以hgs的形式存在，在燃烧过程中氧化成hgo。
在燃烧的高温区域，氧化态汞转化为热力学上稳定的元素态。
通常燃煤电站内的汞排放浓度在100-600ppt之间，而废物燃烧排放浓度则在10000-100000ppt之间。
目前认为烟气中的汞主要有三种形式，元素态汞，二价汞，和颗粒态汞。
煤中的大部分汞蒸发，通常10%的汞与飞灰结合在一起，90%的汞以气相的形态存在于空气预热器出口。
元素态汞，氧化态汞的比例是不确定的。
有结果表明50～90%的汞被氧化。
本质上所有水溶性的hg2+可用常规的烟气脱硫（fgd）装置去除，但元素态汞（hg0）不受fgd影响。
因此汞的去除效率取决于烟气中汞的形态分布。
元素态汞（hg0）一般占总汞的90%，元素态汞占的比例越大，越不容易被脱除。
所以目前很多
脱汞方法的机理是将元素态汞转化为氧化态，然后将其脱除的。
2 影响烟气中汞的因素
2.1 烟气的温度
煤中的汞可以在150℃左右的低温下挥发。
在炉膛内的燃烧温度下，汞将蒸发并以单质汞的形态存在于气相之中，随着烟气温度降低，单质汞会与烟气中的其他成分发生一系列化学反应，一部分转化为气态的氧化汞，一部分转化为固态的颗粒汞并吸附于烟气中的飞灰颗粒上，从而容易地被各种除尘设备捕捉，大部分汞仍然以元素态的形式随烟气排放到大气环境中。
2.2 烟气中氯元素
氯化氢的含量直接影响了烟气中汞的形态分布。
烟气中氯化氢的浓度越大，汞转化为氧化汞的转化率也越大，这表明氯化氢浓度的增加可以促进单质汞向氧化态汞的转化。
随温度升高和加入hcl浓度的增高，hg2+ 的含量也随之增大。
在煤燃烧过程中，煤中所含的的氯元素在烟气中主要以氯化氢的形式存在。
汞和氯化氢的直接反应式为：
hg0（g）+ 2hcl（g）→ hgcl2（g）+ h2（g）
热力学计算表明，该反应具有很高的能垒，在较低温度下（600k 以下）反应速度极慢，汞与氯化氢的直接反应受到限制。
在较高的温度下通过中间反应产生氯气分子和氯原子，可以使反应得以快速进行，生成产物hgc12。
在实际燃煤过程中，当煤中氯元素含量高时，烟气中的汞主要为
hgc12。
在烟气流向烟囱出口的过程中，随着烟气流经各受热面，烟气温度逐步降低，烟气中的汞将经历一系列物理和化学变化。
有大于1/3的hg0与烟气中其它成分发生反应，形成hg2+的化合物[1]，其中主要是氯化汞。
氯化汞具有较高的蒸气压力，所以，氯元素的存在可以大大地增强煤中汞元素的蒸发；可以延迟汞的凝结，使汞以气态氯化汞的形式停留于气相中，排入大气产生汞污染[2]。
2.3 烟气中的硫元素
研究表明在燃烧和气化的最高温度区域，单质汞仍然是汞的热力稳定形式。
但在燃烧过程产生的氧化性气氛烟气中，随着烟气温度的降低，烟气中缺乏氯元素时，单质汞将发生化学反应而生成氧化汞，硫元素的存在可以促进汞元素以固相硫酸汞（hgso4）的形式沉积下来。
这主要是因为烟气中的so3与h2o形成h2so4在灰粒表面凝结，使得汞组分可能以hgso4形式吸附，因此烟气中的单质汞和氧化汞含量均开始逐步下降。
在低温时（500k以下），汞将凝结，基本上以固相的硫酸汞hgso4的形式存在，对于锅炉运行的实际情况而言，在烟道的尾部，一般为富氧低温的环境，汞易形成硫酸汞，凝结在亚微米颗粒上或均相凝结成气溶胶。
在还原性气氛的烟气中，硫元素的含量对汞的形态和分布几乎没有影响。
但是当烟气中氯元素和硫元素并存时，在氧化性气氛中，高硫含量会增加单质汞的排放，而硫酸汞作为稳定相的温度范围变窄。
高硫煤的燃烧不仅会产生高的so2排放，而且由于单质汞在烟
气中含量高，汞的排放也相对较多。
so2的加入抑制了烟气中cl原子和cl2的形成，因此抑制了汞的氧化。
2.4 氮元素对燃煤烟气中汞形态转化的影响
氮元素在燃煤烟气中主要以两种形式存在，no和no2。
试验研究发现no的浓度在50～300 ppmv的恒定水平，显著抑制汞的去除，但机理尚不清楚。
no2对汞的形态转化影响不大，no2可提高汞在飞灰或铁的氧化物中的氧化，虽然这种效果相当于加微量的氯。
2.5 o2对汞形态的影响
随着随氧气浓度增加烟气中汞的转化率有所升高，这表明在各种烟气体系中较高浓度的o2都可以促进汞的氧化。
这是由于汞是一种能与o2发生化学反应的元素，在较低的温度下能生成氧化汞的气、固混合物；另外氧气还可以通过与氯化氢、二氧化硫及氮氧化物的共同作用，促进汞的氧化。
但与氯化氢相比，o2对烟气中汞的氧化促进效果较差，只有大幅度增加烟气中氧气的浓度，才会有明显的促进效果，这种条件对于实际运行的燃煤锅炉是难以达到的。
因此，大大增加燃煤烟气中氧气的浓度对于实际运行的燃煤锅炉可能不具有实际应用价值。