脱汞综述
脱汞综述

燃煤电厂脱汞综述1.脱汞的背景及意义近年来,由于痕量元素特别是汞在环境污染中显示出的隐蔽性、高挥发性、易迁移性、高度生物蓄积性及其潜在持久危害性,引起了国际社会的广泛关注。
(刘彦)。
每年大约有5000吨汞进入大气,主要来源于自然界和人为来源,自然界来源主要是指火山喷发,人为来源包括汞矿和其他金属的冶炼,氯碱工业,电器工业和矿物燃料的燃烧。
汞的毒性以有机化合物的毒性最大,大量的汞通过干沉降或湿性沉降使甲基汞侵入沉降污染水体。
生物反应后形成剧毒的甲基汞,与-SH基结合形成硫醇盐,使一系列含-SH某酶的活性受到抑制,从而破坏细胞的基本功能和代谢。
甲基汞能使细胞的通透性发生变化,破坏细胞离子平衡,抑制营养物质进入细胞,导致细胞坏死。
汞能在鱼类和其他生物体内富集后循环进入人体,对人类造成极大危害,并对植物产生毒害,导致植物叶片脱落、枯萎[4]。
2003年初,联合国环境规划署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。
Nriagu对世界范围内汞排放源的分布进行估算,认为电力煤燃烧贡献了9%~17%的汞。
汞在煤中处于富集状态,煤中的汞通过燃烧进入地壳开放环境,进行迁移、转化及再分配,对河流、海域及大气的污染日趋严重,已严重威胁到人类的健康。
相对于燃煤其他污染物,烟气中的汞排放浓度一般只有10µg/m3左右, 汞的危害与控制技术研究一度遭到忽视。
世界煤中汞的含量中国主要产煤区煤中汞的含量注:以上数据来源于中国科学院长春地理研究所等单位的研究结果根据对已发掘煤矿的分析,虽然世界范围内煤的平均汞含量约0.13mg/kg,但是由于煤的大量燃烧,全世界每年燃煤产生的汞总量达到3000t以上。
王起超等人在1995年曾对中国各省煤中的汞含量进行了测量,汞的平均含量为0.22mg/kg;郝吉明等人在2005年在全国范围内选取1500个煤样进行汞含量测量得出,汞的平均含量为0.20mg/kg。
在全球尺度上,中国属于燃煤汞污染严重的地区之一。
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。
烟气脱汞技术原理

烟气脱汞技术原理随着工业化进程的加速,大量的汞排放已经成为了环境污染的主要来源之一。
汞是一种有毒有害的重金属,对人体健康和环境造成的危害不可忽视。
因此,烟气脱汞技术的研究和应用已经成为了环保领域的热点之一。
烟气脱汞技术是指通过一系列的化学反应和物理过程,将烟气中的汞元素转化为无害的物质,从而达到减少汞排放的目的。
烟气脱汞技术主要分为湿法脱汞和干法脱汞两种方式。
湿法脱汞技术是指将烟气中的汞元素转化为水溶性化合物,然后通过水的沉淀、过滤等方式将汞元素从烟气中去除。
湿法脱汞技术主要包括氧化吸收法、氯化吸收法、硫酸吸收法等。
氧化吸收法是指将烟气中的汞元素氧化为水溶性的二氧化汞,然后通过吸收剂将其吸收。
氧化吸收法的主要优点是适用范围广,可以处理高浓度的烟气,但是其缺点是吸收剂的成本较高,且需要进行后续的处理。
氯化吸收法是指将烟气中的汞元素氯化为水溶性的氯化汞,然后通过吸收剂将其吸收。
氯化吸收法的主要优点是吸收剂的成本较低,但是其缺点是需要进行后续的处理,且对烟气中的其他成分也有一定的影响。
硫酸吸收法是指将烟气中的汞元素氧化为水溶性的硫酸汞,然后通过吸收剂将其吸收。
硫酸吸收法的主要优点是吸收剂的成本较低,且对烟气中的其他成分影响较小,但是其缺点是需要进行后续的处理。
干法脱汞技术是指将烟气中的汞元素转化为固态化合物,然后通过过滤、沉淀等方式将其从烟气中去除。
干法脱汞技术主要包括活性炭吸附法、催化剂氧化法、冷凝法等。
活性炭吸附法是指将烟气中的汞元素吸附在活性炭上,然后通过过滤等方式将其从烟气中去除。
活性炭吸附法的主要优点是适用范围广,但是其缺点是需要进行后续的处理。
催化剂氧化法是指将烟气中的汞元素氧化为固态化合物,然后通过过滤等方式将其从烟气中去除。
催化剂氧化法的主要优点是处理效率高,但是其缺点是催化剂的成本较高。
冷凝法是指将烟气中的汞元素冷凝成固态化合物,然后通过过滤等方式将其从烟气中去除。
冷凝法的主要优点是处理效率高,但是其缺点是需要进行后续的处理。
脱汞

王起超等人在1995年排曾放对汞中已国达各800省0余煤t中,汞的汞含量 进行了测量,汞的平排均放含量量的为年0平.2均2m增g长/k速g度;郝吉 明等人在2005年在全为展国5, 范这%以一围上数内。字选随还取着将1经增5济长00的。个发煤样进 行汞含量测量得出,汞的平均含量为0.20mg/kg。
3.3.1 吸附剂法
活性炭吸附剂
吸附剂
钙基吸附剂 金属吸附剂
其他吸附剂
A活性炭吸附剂
Granite发现活性炭对汞的捕获率与活性炭喷入速率成 正活比活性;性炭炭与对飞于灰汞混的合吸在附一是起一,个不包能括够吸再附生、。凝由结于、存扩 Ca在r散e低y多容认元量为化、S过O混2程浓合。度性吸增差附加、效时低率汞热与捕力吸获学附效稳剂率定本会性身降的的低问物,题N理O,性X会 降而低质且活、活性温性炭度炭对、的单烟利质气用汞成率的分低捕、、获停耗率留量;时大间,、使烟直气接中采汞用浓活度、 曾性汉碳炭才汞吸等比附以例法垃等成圾因本焚素过烧有高炉关。为。美对国象能开源展部活估性计炭,吸要附达和到布袋 除脱尘现(P汞A技在C率术应),为控用粉9制较0末%重多活,金的性脱属是炭除汞向吸0排烟.4附放气5汞k的中g后汞研喷由的究入其成,粉通下本末过游为状选的(活2择除.5性合~尘炭适器的 碳7汞(.如0()静×C电1/0H除4g美尘)比元器例,、,燃布可煤袋以电除获厂尘得很器9难)0除%承去以受。上。的脱汞效率; 对于燃煤火电厂的烟气脱汞, 适当增加碳汞(C /H g ) 比例, 脱汞效率可以达到30%以上。
新型、经济的吸附剂
经过热沉淀单质硫活化改性后的活性炭比表面积增 加各,种在实表验面结以果及表内明部,沉向积活硫性颗炭粒中,加对入汞添的加吸剂附后能,力这
燃煤电厂烟气脱汞技术的

利用特定的膜材料,选择性地将烟气中的汞分离出来。该技术具有高效 、节能的优点,但膜材料的耐久性和成本是需要解决的问题。
各种脱汞技术的优缺点
活性炭喷射技术优点
简单易行,适用范围广。缺点:活性炭消耗量大,二次污染风险 高。
氧化吸收技术优点
脱汞效率高,适用于高浓度汞排放源。缺点:氧化剂和吸收剂选择 和配方关键,可能产生二次污染物。
利用活性炭对汞的吸附作用,将活性炭 喷入烟气中,从而实现对汞的去除。此 技术具有去除效率高、操作简便等优点 。
VS
新型金属氧化物吸附剂
研究人员正在开发新型金属氧化物吸附剂 ,如锰氧化物、铁氧化物等,这些吸附剂 具有较高的汞吸附容量和选择性。
未来烟气脱汞技术的挑战
汞的低浓度与复杂性
01
烟气中汞的浓度通常较低,且存在多种形态,对脱汞技术的效
技术的运行成本和环境风险。
智能化监控
借助物联网、大数据等先进技术 ,建立智能化监控系统,实时监 测烟气中汞的浓度、分布和脱除 效果,为优化运行提供科学依据
。
03
燃煤电厂烟气脱汞技术的 应用
燃烧前脱汞
煤洗选
通过洗选的方式去除燃煤中的汞,降 低燃烧过程中汞的释放。但此方法对 煤中汞的去除效果有限,通常只能去 除部分表面的汞。
02
烟气脱汞技术概述
现有烟气脱汞技术简介
01
活性炭喷射技术
利用活性炭的吸附性能,将活性炭喷入烟气中,吸附其中的汞。该技术
具有简单、易行的优点,但活性炭的消耗量大,且容易产生二次污染。
02 03
氧化吸收技术
通过氧化剂将烟气中的汞氧化为易溶于水的形式,再利用吸收剂将其从 烟气中分离出来。该技术的脱汞效率较高,但氧化剂和吸收剂的选择和 配方是关键。
烟气脱汞

烟气脱汞一、汞的性质及危害汞在现代工农业生产中已是不可缺少的原料,其用途多达3000多种,新的用途还在不断发现,汞耗量日益增大,汞污染也越来越严重。
汞(Hg)俗称水银,是常温下唯一的液态金属,银白色,易流动。
汞易溶于硝酸,可溶于热硫酸,并可溶解多种金属生成汞齐合金。
汞在空气中加热会被氧化成氧化汞(HgO)。
汞的化合物除氧化汞外,还有氯化汞、氯化亚汞、硫化汞和硫酸汞等。
汞蒸气是一种剧毒物质,即使在常温或0℃以下汞也会大量蒸发,通过呼吸道或胃肠道进入人体后便发生中毒反应。
急性汞中毒主要表现在消化器官和肾脏,慢性中毒则表现在神经系统,产生易怒、头痛、记忆力减退等病症,或造成营养不良、贫血和体重减轻等症状。
职业中毒以慢性中毒较多。
二、汞的存在现状全球每年排放到大气中的汞总量有5000多吨,其中约4000吨是人为的结果,而燃煤过程的汞排放量占30%以上。
我国原煤中汞含量变化范围在0.1-5.5mg/Kg,平均汞含量0.22 mg/Kg.由于我国燃煤的年耗量巨大,每年燃煤排放汞及其污染物的量都是非常惊人的,我国目前汞排放量已超过美国,而且增长速度较快,对人类健康和生态环境构成了巨大威胁,因此控制燃煤烟气中汞的排放量具有重要意义。
煤燃烧时汞大部分随烟气排入大气,进入灰渣的只占小部分,其中飞灰中占23.1%-26.9%,烟气中占56.3%-69.7%,进入灰渣的汞只占2%左右。
因此控制燃煤汞污染关键是控制烟气中的汞向大气中排放。
烟气中较强的氧化剂SO2、NO2、Cl2等可以明显影响金属汞的单质和氧化物存在形式。
随着氧化剂的增加,也增加了汞的氧化物成分,如HgCl2、HgSO4等。
燃煤烟气中汞含量为9-23vg/Nm3,属于痕量级污染物,其中主要有三种形态:气态单质汞,气态氧化汞,固态颗粒汞。
其中气态单质汞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。
影响烟气中汞存在形态的主要因素有燃煤种类、燃烧温度、烟气成分等。
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:X111140062014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。
《煤气化渣脱除燃煤烟气中汞的性能研究》范文

《煤气化渣脱除燃煤烟气中汞的性能研究》篇一一、引言随着燃煤工业的快速发展,燃煤烟气中的重金属污染物,尤其是汞(Hg)的排放问题日益受到关注。
汞是一种具有高度毒性的重金属元素,对环境和人体健康构成严重威胁。
因此,开发有效的燃煤烟气中汞的脱除技术,已成为当前环保领域的研究热点。
煤气化渣作为一种具有良好吸附性能的工业废弃物,其在燃煤烟气中汞的脱除方面具有巨大的应用潜力。
本文旨在研究煤气化渣脱除燃煤烟气中汞的性能,为煤气化渣在环保领域的应用提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 实验材料本实验选用的煤气化渣来自于某大型煤气化企业,燃煤烟气来自某燃煤电厂。
实验所用药剂均为分析纯。
2. 实验方法(1)煤气化渣的预处理:将煤气化渣进行破碎、筛分、洗涤等处理,以去除杂质,提高其纯度。
(2)汞脱除实验:在一定的温度、压力和烟气流量条件下,将预处理后的煤气化渣与燃煤烟气进行接触反应,观察其脱汞性能。
(3)性能评价:通过测定反应前后烟气中汞的浓度,计算脱汞效率,评价煤气化渣的脱汞性能。
三、实验结果与分析1. 煤气化渣的脱汞性能实验结果表明,煤气化渣对燃煤烟气中的汞具有较好的脱除效果。
在一定的温度和压力条件下,随着煤气化渣用量的增加,烟气中汞的浓度逐渐降低,脱汞效率逐渐提高。
同时,我们发现烟气流量的变化也会影响煤气化渣的脱汞性能。
在一定的流量范围内,较低的烟气流量有利于提高脱汞效率。
2. 影响因素分析(1)温度:随着温度的升高,煤气化渣的脱汞性能呈现先升高后降低的趋势。
这可能是由于在一定温度范围内,煤气化渣的吸附性能随温度升高而增强,但过高的温度会导致其表面吸附的汞发生挥发,从而降低脱汞效率。
(2)压力:压力对煤气化渣脱汞性能的影响较小。
在常压条件下,煤气化渣即可实现较好的脱汞效果。
(3)烟气成分:烟气中的其他成分如硫氧化物、氮氧化物等也会影响煤气化渣的脱汞性能。
这些成分可能与汞发生化学反应,从而影响其脱除效果。
四、讨论与展望本实验研究了煤气化渣脱除燃煤烟气中汞的性能,发现其具有良好的脱汞效果。
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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。
流化床燃烧有较长的炉内停留时间,使得微颗粒吸附汞的机会增加,更有利于气态汞的沉降。
另外,流化床燃烧操作温度相对较低,导致氧化态汞含量增加,又抑制了氧化态汞重新转化成Hg0,在后续净化设备中更易被去除。
低氮燃烧法同样是由于其操作温度较低,增加了烟气中氧化态汞的含量。
炉膛喷入吸附剂法则是针对Hg2+容易被吸附去除的机理,不同气体和碳以不同比例存在时对汞的去除率的影响,研制某种催化剂,促使Hg0氧化成Hg2 +.从而控制汞污染[2,3]。
3.3燃烧后脱汞对于燃煤烟气汞的排放控制,研究者们提出了各种各样的控制方法。
目前,尾部烟气脱汞技术的研究主要包括以下几种方法:一种是以活性炭吸附为代表的吸附法,另一种是利用现有脱硫除尘装置的脱汞法,再者就是电晕放电等离子体脱汞法[10、11]、电催化氧化联合处理脱汞法等。
4.吸附剂法脱汞利用吸附剂进行汞的脱除, 对于燃煤电厂汞的控制具有重要作用。
最典型的吸附剂为活性炭、飞灰、钙基吸附剂。
4.1活性炭活性炭是研究最多的吸附剂, 具有很高的汞吸附能力。
He Zhang等4在包含CO、H2、CO2、H2O、H2S的模拟烟气中进行活性炭脱汞实验, 发现在H2S和O2存在条件下, Hg0移除效率呈直线上升。
改性活性炭提高汞吸附性能的研究越来越多,常用的改性元素为硫、碘、氯, 同时研究发现金属元素改性的活性炭也具有很好的烟气脱汞性能。
Sh-itang Tong5等对活性炭进行硫、溴化学改性, 发现Br-、SO-2对于烟气中汞捕捉的稳定性有正面影响。
Changxing Hu[6]等发现在N2环境中, 载氯改性后的活性炭对气态汞吸附能力有很大提高。
JorgeRodrŠguez- Prez等[7]等制备了金纳米颗粒掺杂的活性炭吸附剂, 观察到在O2和N2条件下, 其脱汞效率可达到80%。
由于活性炭存在低容量、混合性差、低热力学稳定性、注入技术费用昂贵等问题, 限制了活性炭在燃煤烟气脱汞中的应用。
4.2飞灰2. 2 飞灰类物质飞灰对汞的吸附也与飞灰粒径大小有关, 王启超等人[8]和朱珍锦等人9的研究表明, 飞灰中汞的含量随着粒径的减小而增大, 由于飞灰粒径越小, 比表面积越大, 这一规律表明汞在飞灰中呈表面富集状态。
王立刚等[10]研究了飞灰残炭对零价汞蒸气的吸附特性, 发现在低汞平衡浓度下( < 250 ug/ m3),飞灰残炭吸附汞的能力与商业活性炭差距不显著, 商业活性炭在高汞浓度端的汞吸附量则明显升高。
而燃煤烟气中汞浓度较低, 从经济效益的角度考虑, 飞灰在脱除燃煤烟气中汞污染物方面应该比商业活性炭更具有优越性。
并且含碳量高的飞灰对汞的吸附是很有利的, 但高含碳量的飞灰电阻率低, 这样会降低静电除尘器( ESP) 的除尘效率。
燃煤产生的飞灰能捕获一定数量的汞, 影响烟气中汞的形态。
M. Antonia Lopez- Anton等[11]研究了不同温度下飞灰中汞的形态分布。
当元素态汞被飞灰捕获后, 所形成汞化合物主要的存在形态是HgCl2。
飞灰对于烟气中汞的吸附主要是飞灰残炭的作用和煤燃烧中各种无机化合物的催化作用[12]。
目前飞灰的吸附效率仍不能满足烟气汞控制的需求, 对飞灰进行改性研究, 提高其脱汞效率显得尤为迫切。
4.3钙基吸附剂钙基吸附剂主要为CaO、Ca( OH)2、CaCO3等,价格低廉, 在烟气脱硫中已得到广泛应用。
有研究表明, 钙基吸附剂对于汞的脱除也有一定作用。
Yunjun Wang等[13]考察了Mnx+ 掺杂Ca(OH) 2对于元素态汞的捕捉能力。
与Ca(OH)2相比,Mnx+/ Ca(OH)2的汞脱除效率明显增加, 这主要由于MnO2能很有效地氧化Hg0。
总的来说, 钙基吸附剂对于烟气脱汞效能还有待提高, 仍处于实验室研究阶段。
5.脱汞的主要方法目前对燃煤电站污染物的控制主要集中于:(1)粉尘控制,主要利用静电除尘(ESP)、布袋除尘等技术;(2)SO2污染物控制,主要利用湿法脱硫(WFGD)和半干法、半干法石灰石喷射等技术;(3)NOx污染物控制,主要利用选择性催化还原(SCR),选择性非催化还原(SNCR)及低NOx燃烧器等技术。
以上这些常规污染物控制技术在一定程度上能够影响烟气汞的排放,但控制能力有较大区别。
5.1除尘设备5.1.1静电除尘器静电除尘器对汞排放有一定的控制作用,尤其对烟气中固态汞的控制,除尘器后烟气中汞含量明显低于除尘器前。
静电除尘器对烟气中汞形态也有一定影响,从相关实验中发现,静电除尘器对烟气中元素汞向二价汞转化有促进作用。
这是由于使电除尘器能够工作的核心问题是电晕辉光放电,在负电晕电除尘器的高压电晕线周围的可见电辉光区可以产生臭氧,其体积浓度可达百万分之几,这种强氧化剂的存在可以促使汞由单质态向氧化态转化;另外,在高压静电场内,通过放电极的电晕辉光放电,可产生紫外线和高能电子流。
这些物质均可使气体分子激活、电离甚至裂解,生成一些氧化性极强的活性离子或自由基,这也可以促使汞由单质态向氧化态转化。
飞灰对汞的吸附主要通过物理吸附、化学吸附、化学反应以及三者结合的方式。
将飞灰重新注入烟气中可进一步捕集汞,中试试验表明,将飞灰再注入后通过袋式除尘器(FF)除尘,在135~160 ℃附近,汞脱除率随含碳量增加而升高,在13%~80%范围内变化。
目前认为飞灰吸附主要受到温度、飞灰粒径、碳含量(LOI)、烟气气体成分以及飞灰无机成分对汞的催化作用等因素影响。
现有的电除尘器除尘效率一般可达到99%以上。
这样,烟气中以较大颗粒形式存在的固相汞可被脱除,而大量固相汞大多被吸附于亚微米颗粒中,一般电除尘器对这部分粒径范围的颗粒脱除效率很低,所以电除尘器的除汞能力有限。
袋式除尘器(FF)在脱除微细粉尘方面,有其独特的效果,可获得58%的平均除汞效率。
5.1.2布袋除尘器布袋除尘器在脱除高比电阻粉尘和细粉尘方面有独特效果。
由于细颗粒上富集了大量的汞,因此布袋除尘器有很大潜力,能够除去约70%的汞。
但由于受烟气高温影响,同时袋式除尘器自身存在滤袋材质差、寿命短、压力损失大、运行费用高等局限性,限制了其使用。
5.2脱硫装置利用脱硫装置(WFGD)可以达到一定的除汞目的。
烟气中的Hg2+化合物如HgCl2是可溶于水的,湿法脱硫装置可以将烟气中80%~95%的Hg2+除去,但对于不溶于水的Hg0捕捉效果不显著。
烟气中的飞灰、HCl 和NOx 能够影响Hg0转化为Hg2+的转化率,同时也影响着WFGD的除汞能力。
如果利用催化剂使烟气中的Hg0转化为Hg2+,当烟气中以Hg2+形式存在的汞占大部分时,FGD的除汞效率就会大大提高。
需要指出的是,海水脱硫与湿式石灰石石膏脱硫法对于吸收Hg2+均具有较高的效率。
美国B&W和MTI公司研究在湿法脱硫过程中加入一种少量的液体试剂,可显著增加WFGD系统的汞捕捉率。
在Michigan州和Cincinnati州电站中试中,分别获得了平均77%和52%的除汞率[14],其差异在于所用煤中汞含量不同以及烟气冷却阶段某些气相反应的影响。
另外,利用WFGD加强汞脱除,对脱硫塔运行几乎无影响15。
5.3脱硝装置早期在欧洲的现场测试结果表明,为削减NOx排放而安装的SCR反应器可促进氧化态汞的形成。
最近在美国展开的现场试验研究也发现,经过SCR反应器后烟气中氧化汞的浓度增加,便于利用WFGD达到脱汞目的。
烟气中HCl、NH3及催化剂的空间速度队单质汞氧化有很大影响。
通常情况下,NH3的存在阻止单质汞的氧化,且导致吸附在SCR催化剂中的汞释放;提高烟气中HCl的含量和降低SCR催化剂空间速度队汞的氧化都有促进作用,当烟气中无HCl时,单质汞仅依靠吸附作用停留在催化剂表面,HCl 含8ppm时,95%的单质汞被氧化,但汞的吸附量并没有明显增加。
6.其他方法脱汞6.1化学沉淀法脱汞(1)碘化钾溶液洗涤法这是中国自行研发的方法。
含汞烟气进入脱汞塔,与塔内的碘化钾溶液接触,生成碘汞络合物,从而将烟气中的汞除掉。
此法可达到97%的脱汞率。
(2)氯化法该法由挪威公司开发。