燃煤电厂烟气脱汞

现有设备与技术 投资费用较少，实施方 影响因素多，总脱除 案简单。 效率偏低。 控制排放法
5. 实际运用（举例） 三河发电有限责任公司300MW燃煤机组上 进行了溴化钙添加及FGD协同脱汞试验，采 用 30B法、OH法和Hg在线监测系统分析燃煤中 添加不同溴煤比的溴化钙情况下的脱汞效率。
燃煤电厂烟气中汞的形态变化
4.1 吸附法 主要是在除尘设备上游注入吸附剂以加强烟气 中汞的吸附和氧化，促进HgP和Hg2+的形成，与除尘 脱硫装置一起使用。 常用的脱汞吸附剂有活性炭类吸附剂、飞灰、
钙基吸附剂、矿物类吸附剂以及各种新型吸附剂。
4.1.1 吸附剂的作用
• 活性炭:表面的氧化性基团将Hg0氧化成Hg2+。
• 飞灰：含有未燃尽碳和无机化合物，前者对Hg2+具有良好 的吸附作用，而后者则对Hg0具有良好的催化氧化作用。 • 钙基化合物：脱除Hg2+比Hg0效率高。 • 矿物质：改性处理后，可成为性能良好的脱汞吸附剂。
溴化钙添加及FGD协同脱汞原理 喷入溴化钙会使大部分的Hg0氧化为Hg2+，溴 在反应中起到氧化剂的作用，产生了溶于水的溴 化汞。WFGD系统可利用浆液吸收烟气中的汞，从 而起到脱汞的效果，通过废水和石膏将捕集的汞
排出脱硫系统，从而达到减少汞向大气排放的目
的。
运行结果 在煤中添加溴化钙溶液，对炉内元素汞的氧化效
燃煤电厂烟气脱汞
1. 汞的来源与危害
2. 汞烟气监测技术和分析技术 3. 燃煤电厂对汞的排放要求
4. 烟气脱汞技术
5. 实际运用
1. 汞的来源与危害
汞(Hg)
全世界每年向大气中排放总汞的排放量 4400～7500t
自然过程 <20% 人为活动 >80%
如火山爆发、自然风化、 土壤排放和植被释放等
优点 吸附法
缺点
技术较为成熟，脱汞效 需要大量吸附剂；成 率高，设备改造及运行 本高；影响FF、ESP稳 简单。 定性；易产生二次污 染。 SCR：获得很高的Hg0氧 光催化剂:能耗大，处 化率，成本低，易工程 理量有限；金属和金 化，高效率。 属化合物：对反应温 度要求高且适用性有 限。
化学氧化法
常用的光催化剂主要是基于TiO2的各种物质，其 物质形态包括颗粒、纤维和纳米管等。
4.2.2 金属及金属氧化物催化氧化 负载在载体上所形成催化剂，这类金属及金 属氧化物主要有Pd、Pt、Au、Mn、Ir、Fe2O3、 V2O5、MoO3、WO3等，载体通常为TiO2和SiO2。
4.2.3 选择性催化还原法（SCR） • SCR催化剂对Hg0具有良好的催化氧化作用。 • 经过SCR处理后，汞的脱除效率从48%提高88%； SCR系统能将烟气中70%-80%的气态Hg0氧化成Hg2+。
•美国的烟气汞监测技术较为完善，采用的方 法有安大略法、30A法和30B法。
其中，安大略法能测得3种形态的汞浓度，30A
法和30B法只能测得总气态汞浓度。 • Hg浓度的仪器分析方法已很成熟，如冷蒸汽 原子吸收光谱法（CVAAS，253.7nm波长吸收 峰）、冷原子荧光法（CVAFS）。
3. 燃煤电厂对汞的排放要求
4.3 控制汞排放法 现有的烟气污染物控制设备与技术主要有袋
式除尘器（FF）、静电除尘器 （ESP）以及湿
法脱硫（WFGD）。
Hg0
Hg2+
HgP
√
√
FF ESP WFGD
√ √
• FF飞灰滤饼中含有较高比表面积的未燃尽 碳还能有效氧化吸附Hg0。 • WFGD需先将烟气中的Hg0氧化为Hg2+。
{参考文献：YWP．transformation of mercury spang H,paneciation through the SCR system
in power plants [J]. journal of environmental sciences,2007,19(2):181-184.}
• 新型吸附剂：改性竹炭、生物质、碳纳米管。
4.2 化学氧化法
化学氧化法主要是利用氧化剂或催化剂将
烟气中的Hg0氧化成Hg2+后进行脱除。
化学氧化法主要包括光催化氧化、金属及
金属氧化物催化氧化和选择性催化还原法等。
4.2.1 光催化氧化
原理：催化剂在光照条件下，被激发生成的氧化 性基团与吸附在催化剂表面的Hg0发生氧化还原反 应生成Hg2+的技术。
果显著；当溴煤比达到20mg/kg时，已经能使Hg2+在
气态总汞中的质量分数从35%显著提高到90%以上。
三河发电有限责任公司目前的脱硫塔运行条件下，
添加溴煤比为50-100mg/kg的溴化钙可以取得较高的
脱汞效率，尤其以100mg/Kg时脱汞效率最高。
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矿石燃料的燃烧、汞矿和其他金属的冶炼、 氯碱工业和电器工业中的使用汞等
美国：人为排放的约40%来自燃煤电厂 中国：燃煤电厂也为最大的人为排放源
• 汞是有毒的重金属元素，也是大气污染物，具有挥
发性、持久性和生物累积性，可通过食物链进入人 体，对人的神经系统和生长发育产生致命影响。
• 黄铁矿（FeS2）是煤中汞的主要载体，一般认为在
值，规定汞及其化合物的日均排放限值不得超过
0.03mg/m3。
4. 烟气脱汞技术
烟气脱汞技术按照煤燃烧阶段划分，可分为燃烧 前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞。 • 燃烧前脱汞是通过提高入炉煤的洗选比例实现。 • 燃烧中脱汞则是通过改进燃烧方式，延长颗粒物 在炉内的停留时间，增加颗粒物对汞的吸附，以 实现汞在烟气中的脱除。 • 燃烧后脱汞是目前国内外研究的重点，主要有吸 附剂法、化学氧化法和利用现有设备与技术控制 汞排放法。
燃烧温度下，煤中的汞几乎全部以气态单质汞的形
式释放到烟气中。
1.1. 烟气中汞的形态及分布
气态零价汞（Hg0）——易挥发且难溶于水，很难被捕获， 易形成汞污染 二价离子汞（Hg2+）——易溶于水，易附着在颗粒物上 颗粒汞（HgP）——停留时间短，可用除尘设备收集
1.2 三种形态汞的特点
颗粒态汞（Hgp）绝大部分可被除尘、湿法脱硫等烟 气净化装置捕集去除。
《火电厂大气污染物排放标准（GB13223-
2011）》中提出要求燃煤电厂烟气汞排放，在
2015年1月1日起必须达到规定0.03mg/m3。
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美国新建燃煤电厂汞排放限值
加拿大新建燃煤电厂汞减排率及排放限值
德国2004年对《大型燃烧装置法》(GFAVO)进
行了修订，针对燃煤电厂的汞排放制定了排放限

气态二价汞（Hg2+）可溶于水，也易于被颗粒物所吸 附，因此易于被捕集和控制，被释放到大气中的二价 汞造成局地污染；Hg2+加热至800℃左右可被还原Hg0 。

气态元素汞（Hg0）不溶于水且极易挥发，难于控制， 传输距离远，对环境影响大；Hg0可被催化氧化为Hg2+ 。

2. 烟气监测技术和分析技术