烟气脱汞技术研究进展

第42卷第9期2013年9月热力发电T H E R M A L P O W ER G E N E R A T I O NV01．42N O．9Sep．2013[摘[关[中图[ool烟气脱汞技术研究进展程广文1，张强2，白博峰11．西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安7100322．西安热工研究院有限公司，陕西西安710032要]烟气脱汞技术包括吸附剂法、化学氧化法和利用现有设备与技术控制汞排放法3种。

吸附剂法是目前最成熟的一种烟气脱汞技术，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；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，是利用氧化剂或催化剂将烟气中的H go氧化成H92+后，再进行脱除；利用现有的袋式除尘设备能除去烟气中的H gr，静电除尘器不但能除去H gr，还能有效氧化吸附H go；湿法脱硫技术可去除H92+。

键词]烟气脱汞；吸附剂法；化学氧化法；吸附剂；氧化剂；催化剂分类号]X701[文献标识码]A[文章编号]1002—3364(2013)09—0001—06编号]10．3969／J．i s sn．1002—3364．2013．09．001R e sea r c h advanc es of f l ue gas m er cur y r e m ova l t echnol ogyC H E N G G uangw enl，Z H A N G Q i a n92，B A I B of en911．School of E ner gy and P ow e r E ng i nee r i ng，X i'an Ji aot ong U ni ver si t y，X i'an710049，C hi na2．X i'an T her m al P ow er R es e ar ch I ns t i t ut e C o．，L t d．，C hi na H uane ng G r oup，X i'a n710032，C hi naA bst r act：Seve r al t echnol ogi es of c apt ur i ng m er cu r y f r om f l ue ga s s uch as ads or bent m e t hod，oxi—di zat i on m et ho d，and em pl oyi ng ex i st i ng de vi ces and t echnol ogi es t o cont r ol m er cu r y w er e i nt r o—duce d，a nd t he devel o pm ent s of t he se t e chnol ogi e s w er e al s o s um m ar i zed．T he ads or bent m e t hodi s t he m os t m at ur e m er cu r y r em oval t echnol ogy at pr e se nt．The com m on m e r cur y r em oval ads or—be nt i ncl ude s ac t i va t ed c ar bon adsor bent s，f l y ash，C a—bas ed ads or be nt，m i ne r al ads or bent andva—r i ous new ads or bent s．T he oxi da t i on m e t hod co nsi st s of phot ocat al yt i c oxi dat i on，m e t a l and m et aloxi de cat al yt i c oxi da t i on，and sel ect i v e cat al yt i c r e duct i on，by w hi c h t he H go i n f l uega s w as oxi—di zed t o H g抖by t he oxi dant or cat a l yst，t hus t he H g抖w a s r em oved．T hepr es ent bag fi l t er c ancol l ect t he H gp i n f l ue gas；t he el ect r ost at i cpr e ci pi t at or no t onl y c an col l ect t he H gP，but al s o ca n oxi di ze and a bs or b H go ef f ec t i vel y；w hi l e t he H92+can be r em ove d by w e t de sul f ur i zat i on t echnol—ogy．The r ec ent r e sea r c h pr ogr e ss and t he pr obl em s occ ur r ed dur i ng t hei r appl i cat i on of above t e chnol ogi e s w er e pr e sent ed．Fi na l l y，t he devel opm ent t r e nd of t he c apt ur i ng m er cu r y t echnol ogy w a s pr opo sed．K e y w or ds：m er cur y r e m oval；f l ue ga s；a dsor bent m et hod；oxi di za t i on m e t hod；oxi da nt；c at al yst汞是一种有毒的重金属元素，也是一种重要的大气污染物，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。

燃煤电厂是最主要的人为汞排放========：=================================收稿日期：2013—04—20作者简介：程广文(1980一)，男。

汉族，湖北天门人，t g士，高级工程师，主要从事烟气脱汞技术的研究。

E-m a i l：c he nggua ngw e n@t pr i．c orn．en热力发电源，据美国环保署统计，大气环境中约31％的汞来自于火电厂煤的燃烧，燃煤汞污染已成为继燃煤硫污染后的又一大污染问题。

目前，电厂烟气脱汞技术主要有吸附剂法、化学氧化法和利用现有设备与技术控制汞排放法3种，本文综述了这3种烟气脱汞技术的最新研究进展。

1烟气中汞的形态及分布燃煤烟气中汞的形态有气态零价汞(H go)、二价离子汞(H92+)和颗粒汞(H g，)3种。

不同煤种燃烧后烟气中3种形态的汞所占比例各不相同。

烟煤燃烧后烟气中H go占总汞量的20％(质量分数，下同)，H92+占35％，H g，所占比例最高，为45％；亚烟煤燃烧后烟气中H go占总汞的65％，H92+和H g，各占20％和15％；褐煤燃烧后烟气中H go含量最高，占总汞的85％，H92+和H g，含量极少，分别占10％和5％。

H g，易被常规除尘设备收集；H92+可溶于水且易附着在颗粒物上，也能被如湿式烟气脱硫装置、静电除尘器等常规的污染物控制设备去除；H go难溶于水，易挥发，是大气环境中相对稳定的形态，难以脱除。

因此，脱除H go是烟气脱汞技术研究的重点和难点。

2烟气脱汞技术2．1吸附剂法吸附剂法是目前最成熟的一种烟气脱汞技术，它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H g，和H92+的形成，与除尘及脱硫设备协同作用，最终的脱汞效率很高。

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。

活性炭主要是被用来脱除烟气中的H go和H92+。

一般认为H go必须被活性炭表面的氧化性基团氧化成H92+后才能被吸附除去，因此其吸附机理兼具物理吸附和化学吸附的特征[14]。

活性炭的脱汞能力与活性炭本身的物理结构(孑L径结构、孔径分布和比表面积等)、烟气组成、烟气中汞浓度和吸附条件(反应温度、停留时间和C／H g比)等因素密切相关[5]。

由于活性炭具有非选择性吸附特性，其活性中心会被烟气中的其它组分抢占，这极大地降低了活性炭的脱汞性能。

对此，研究者主要通过化学改性活性炭的法来提高其脱汞性能。

用改性剂溶液浸渍活性炭，可得到各种改性活性炭吸附剂，改性后的活性炭表面活性中心增加，对烟气中H go的氧化能力增强，从而使改性活性炭的脱汞性能得到显著提高。

常用的改性剂有卤素和硫的单质或它们的化合物[6。

111、金属氧化物(氧化铈、氧化钴和氧化锰等)[1213]和钴酸铜[143等。

最近W adeEl53等提出了将可氧化H go的卤素和可螯合H92+的酰亚胺基团同时引入活性炭分子结构中，利用这2种基团的协同作用，提高吸附剂的脱汞性能。

以硫为交联剂，二硫代氨基甲酸盐为促进剂，将聚乙烯亚胺与卤素改性活性炭交联起来，得到了一种新型的活性炭吸附剂。

研究发现，这种新型吸附剂脱除H go的能力是卤素改性活性炭的3倍，且其对H92+的吸附能力大幅提高。

另外，由于活性炭纤维具有孔结构发达，比表面积大(是活性炭的2倍以上)，微孔多，且直接分布在固体表面等特点，作为一种脱汞吸附剂也受到广泛关注。

与活性炭类似，利用卤化物、硫、二氧化钛等[16删对活性炭纤维进行表面改性，也可显著提高其脱汞能力。

虽然，活性炭类吸附剂具有良好的脱汞能力，但其成本较高。

为降低此类吸附剂的脱汞成本，近年来研究者又分别用家禽粪便和白木来制备活性炭n争20|，所得活性炭均具有良好的脱汞性能，且成本较低。

煤燃烧过程中产生的飞灰对汞也具有良好的脱除性能，这主要缘于飞灰中通常含有未燃尽碳和各种无机化合物，前者对H92+具有良好的吸附作用，而后者则对H go具有良好的催化氧化作用[21。

22]。

因此，飞灰的脱汞机理包括物理吸附、化学吸附或化学反应以及两者结合的方式。

可利用卤素化合物(如N aC l和N aB r)对飞灰进行共混改性，以增强飞灰对烟气中H go的氧化脱除能力L23I。

钙基化合物如C a0、C a(0H)：、C aC O。

和C aSO。

对火电厂烟气中的H92+具有高效脱除效果，而对H go脱除效率却很低。

若向钙基吸附剂中引入适当的氧化剂，可增强其氧化H go的能力，进而提高钙基吸附剂的脱汞性能[24。