近年來，汞污染引起各界關(guān)注。本文將介紹煙氣脫汞技術(shù)。汞分為有機(jī)汞和無機(jī)汞，電廠鍋爐煤粉的燃燒過程中，煤中的汞將因受熱揮發(fā)并以汞蒸氣的形態(tài)存在于煙氣中。 煙氣中汞的存在形式主要包括氣相汞(單質(zhì)汞和氣相二價汞)和固相顆粒汞，這三者稱為總汞。

國外技術(shù)：

2000-2007年，美國能源部資助現(xiàn)場演示項目，在50多個電廠進(jìn)行一個月以上的實地測試。發(fā)現(xiàn)溴化活性碳除汞效果顯著，活性碳噴射經(jīng)濟(jì)有效，尤其是噴射溴化活性碳最為有效。從2005年開始活性碳噴射(ACI)技術(shù)逐步商業(yè)化，現(xiàn)在全美10%的鍋爐已經(jīng)訂購或安裝了活性碳噴射系統(tǒng)。ACI原理圖如下：


1、爐前溴化添加劑

燃煤電廠爐前溴化添加劑脫汞技術(shù)就是在電廠輸煤皮帶上或給煤機(jī)里加入溴鹽溶液，也可直接將溶液噴入鍋爐爐膛。在煙氣中溴離子氧化元素汞形成Hg2+，脫硝裝置SCR可加強(qiáng)元素汞和溴的氧化形成更多的Hg2+，Hg2+溶于水從而被脫硫裝置所捕獲，從而達(dá)到除汞目的。這種技術(shù)對裝備了SCR和脫硫裝置的燃煤電廠脫汞效果好，成本低。而且由于加入煤里的溴相對煤本身含有的氯很少，所以添加到煤里的溴鹽不會對鍋爐加重腐蝕?，F(xiàn)在很多裝備了SCR和WFGD的美國燃煤電廠正在測試這種脫汞技術(shù)，其中一些電廠已取得了很好的汞控制效果。

2、爐后噴射溴化粉狀活性炭吸附劑

主要是粉狀溴化活性炭在靜電除塵器或布袋除塵器前噴入，煙氣里的汞和活性炭上的溴反應(yīng)并被活性炭吸附，最后被經(jīng)典除塵器所補(bǔ)集。

雅保吸附劑技術(shù)公司的三種氣相溴化汞吸附劑(b-pactm, c-pactm, h-pac)是為不同的應(yīng)用范圍而開發(fā)的。

3、國內(nèi)普遍使用的汞減排方法是利用傳統(tǒng)工藝及設(shè)備除汞、吸附劑除汞兩類方法。

靜電除塵器(ESP)和布袋除塵器(FF)是電廠廣泛使用的除塵設(shè)備。隨著對顆粒物的控制，他們對煙氣中的汞也有一定的去除效果。經(jīng)過布袋除塵器后能去除約70%的汞，高于電除塵器的脫汞效率。 美國電科院(EPRI)對干式電除器之后增加一個濕式電除塵器(WESP)的工藝進(jìn)行小型試驗后發(fā)現(xiàn)，WESP 中的1 個電場就可脫除95%的PM2.5和大約50%的氧化汞。

脫硫設(shè)施溫度相對較低，有利于Hg0的氧化和Hg2+的吸收，是目前去除汞最有效的凈化設(shè)備。由于煙氣中的Hg2+極易溶于水或者其他吸收液體，因此濕式脫硫系統(tǒng)(WFGD)對汞具有一定的去除效果。美國能源部(DOE)的測試結(jié)果顯示，用石灰石作吸收劑的脫硫系統(tǒng)對總汞的去除效率為10%～84%，具體效果主要受煙氣中Hg2+含量的影響。 在濕法脫硫系統(tǒng)中，洗滌液有時會使氧化態(tài)汞通過還原反應(yīng)還原成元素汞，造成汞的二次污染。目前，針對如何提高煙氣中氧化汞的含量，進(jìn)而提高WFGD 系統(tǒng)的脫汞效率，普遍使用的方法是向煙氣或吸收液中添加氧化劑。

吸附技術(shù)利用對汞具有良好吸附性能的物質(zhì)，以噴射、固定床等形式對煙氣中的汞進(jìn)行吸附處理，增強(qiáng)汞的去除效果。

活性炭吸附是使用較早，也較成熟的技術(shù)，主要有2種利用方式。一種是在除塵裝置前噴入活性炭，另一種是采用活性炭吸附床。美國能源部(DOE)的測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，活性炭吸附作用受到了煙氣成分和溫度的顯著影響。

現(xiàn)在應(yīng)用較多的是想煙氣中噴如粉末狀活性炭(PAC)，吸附汞后由其下游的除塵器出去。但成本過高。相比活性炭，其他一些來源廣泛、價格低廉的吸附劑備受研究者的關(guān)注，包括鈣基類(CaCO3、CaO、Ca(OH)2、CaSO4˙2H2O 等)、礦物類(沸石、礬土、蛭石、膨潤土等)、金屬及其氧化物類(貴金屬、TiO2、Fe2O3)、生物質(zhì)類和飛灰等。

汞作為煤中一種痕量元素,在燃煤過程中,大部分隨煙氣排入大氣,進(jìn)入生態(tài)環(huán)境的汞會對環(huán)境、人體產(chǎn)生長期危害。煙氣中的汞主要以兩種形式存在：單質(zhì)汞和二價汞的化合物。

單質(zhì)汞具有熔點低、平衡蒸氣壓高、不易溶于水等特點,與二價汞化合物相比更難從煙氣中除去。汞的毒性以有機(jī)化合物的毒性最大,大量的汞通過干沉降或濕性沉降使甲基汞侵入沉降污染水體。汞能使細(xì)胞的通透性發(fā)生變化,破壞細(xì)胞離子平衡,抑制營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞,導(dǎo)致細(xì)胞壞死。汞能在魚類和其他生物體內(nèi)富集后循環(huán)進(jìn)入人體,對人類造成極大危害,并對植物產(chǎn)生毒害,導(dǎo)致植物葉片脫落、枯萎。由于汞在大氣中的停留時間很長,毒性也大。

我國各省煤中的汞的平均含量為0.22mg/kg,可見我國燃煤中汞含量普遍偏高,汞在煤中處于富集狀態(tài)。汞的熔點為-38.87℃,在常溫下具有很強(qiáng)的揮發(fā)性,這使它在燃煤過程中與其他微量元素有著不同的化學(xué)行為。在燃煤電廠中,原煤首先進(jìn)入制粉系統(tǒng)。煤在破碎的過程中產(chǎn)生熱量,一部分汞從煤中揮發(fā)出來。煤粉進(jìn)入爐膛燃燒,高溫將煤中的汞氣化成氣態(tài)汞(即單質(zhì)汞,Hg0),隨著燃燒氣體的冷卻,氣態(tài)汞與其他燃燒產(chǎn)物相互作用產(chǎn)生氧化態(tài)汞(Hg2+)和顆粒態(tài)汞。

經(jīng)過燃燒后,一部分汞伴隨著灰渣的形成,直接存留于飛灰和灰渣中;另一部分汞在很高的火焰溫度(超過1400℃)下,隨著煤中含汞物質(zhì)的分解,以單質(zhì)形態(tài)釋放到煙氣中。飛灰中汞占23.1%～26.9%,煙氣中汞占56.3%～69.7%,進(jìn)入灰渣的汞僅占約2%。因此,控制燃煤汞污染,關(guān)鍵是控制煙氣中的汞向大氣中排放。

汞污染的控制方式主要分為燃燒前脫汞、燃燒中脫汞、燃燒后尾部煙氣脫汞。目前,國內(nèi)外對于燃燒中脫汞的研究較少,主要是利用改進(jìn)燃燒方式,在降低NOx排放的同時,抑制一部分汞的排放。上一篇介紹了燃燒后尾部煙氣脫汞的技術(shù)，這篇介紹一下燃燒前脫汞技術(shù)。這就是傳說中的倒敘吧。

洗煤和煤的熱處理是減少汞排放簡單而有效的方法。傳統(tǒng)的洗煤方法可洗去不燃性礦物原料中的一部分汞,但是不能洗去與煤中有機(jī)碳結(jié)合的汞。這樣只能是將煤中的汞轉(zhuǎn)移到了洗煤廢物中,但這對減少煙氣中的汞還是有積極意義的。在洗煤過程中,平均51%的汞可以被脫除。

由于汞具有高揮發(fā)性,在煤熱處理的過程中,汞會受熱揮發(fā)出來。對熱處理脫汞技術(shù)研究表明在400℃下可以達(dá)到最高80%的脫汞率。然而,在400℃下也發(fā)生了煤的熱分解,導(dǎo)致?lián)]發(fā)性物質(zhì)的減少,煤的發(fā)熱量也有很大的降低。熱處理脫汞技術(shù)還處于實驗室階段,有待進(jìn)一步研究，這里說了也白說。