煙氣脫汞技術全解析

北極星節能環保網訊:近年來，汞污染引起各界關注。本文將介紹煙氣脫汞技術。汞分為有機汞和無機汞，電廠鍋爐煤粉的燃燒過程中，煤中的汞將因受熱揮發並以汞蒸氣的形態存在於煙氣中。 煙氣中汞的存在形式主要包括氣相汞(單質汞和氣相二價汞)和固相顆粒汞，這三者稱為總汞。

國外技術：

2000-2007年，美國能源部資助現場演示項目，在50多個電廠進行一個月以上的實地測試。發現溴化活性碳除汞效果顯著，活性碳噴射經濟有效，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)技術逐步商業化，現在全美10%的鍋爐已經訂購或安裝了活性碳噴射系統。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就是在電廠輸煤皮帶上或給煤機里加入溴鹽溶液，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可加強元素汞和溴的氧化形成更多的Hg2+，Hg2+溶於水從而被脫硫裝置所捕獲，從而達到除汞目的。這種技術對裝備了SCR和脫硫裝置的燃煤電廠脫汞效果好，成本低。而且由於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。現在很多裝備了SCR和WFGD的美國燃煤電廠正在測試這種脫汞技術，其中一些電廠已取得了很好的汞控制效果。

2、爐後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並被活性炭吸附，最後被經典除塵器所補集。

雅保吸附劑技術公司的三種氣相溴化汞吸附劑(b-pactm, c-pactm, h-pac)是為不同的應用範圍而開發的。

3、國內普遍使用的汞減排方法是利用傳統工藝及設備除汞、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。經過布袋除塵器後能去除約70%的汞，高於電除塵器的脫汞效率。 美國電科院(EPRI)對乾式電除器之後增加一個濕式電除塵器(WESP)的工藝進行小型試驗後發現，WESP 中的1 個電場就可脫除95%的PM2.5和大約50%的氧化汞。

脫硫設施溫度相對較低，有利於Hg0的氧化和Hg2+的吸收，是目前去除汞最有效的凈化設備。由於煙氣中的Hg2+極易溶於水或者其他吸收液體，因此濕式脫硫系統(WFGD)對汞具有一定的去除效果。美國能源部(DOE)的測試結果顯示，用石灰石作吸收劑的脫硫系統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。 在濕法脫硫系統中，洗滌液有時會使氧化態汞通過還原反應還原成元素汞，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，進而提高WFGD 系統的脫汞效率，普遍使用的方法是向煙氣或吸收液中添加氧化劑。

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

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

現在應用較多的是想煙氣中噴如粉末狀活性炭(PAC)，吸附汞後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,進入生態環境的汞會對環境、人體產生長期危害。煙氣中的汞主要以兩種形式存在：單質汞和二價汞的化合物。

單質汞具有熔點低、平衡蒸氣壓高、不易溶於水等特點,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。汞能使細胞的通透性發生變化,破壞細胞離子平衡,抑制營養物質進入細胞,導致細胞壞死。汞能在魚類和其他生物體內富集後循環進入人體,對人類造成極大危害,並對植物產生毒害,導致植物葉片脫落、枯萎。由於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,汞在煤中處於富集狀態。汞的熔點為-38.87℃,在常溫下具有很強的揮發性,這使它在燃煤過程中與其他微量元素有著不同的化學行為。在燃煤電廠中,原煤首先進入制粉系統。煤在破碎的過程中產生熱量,一部分汞從煤中揮發出來。煤粉進入爐膛燃燒,高溫將煤中的汞氣化成氣態汞(即單質汞,Hg0),隨著燃燒氣體的冷卻,氣態汞與其他燃燒產物相互作用產生氧化態汞(Hg2+)和顆粒態汞。

經過燃燒後,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,隨著煤中含汞物質的分解,以單質形態釋放到煙氣中。飛灰中汞佔23.1%～26.9%,煙氣中汞佔56.3%～69.7%,進入灰渣的汞僅占約2%。因此,控制燃煤汞污染,關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、燃燒後尾部煙氣脫汞。目前,國內外對於燃燒中脫汞的研究較少,主要是利用改進燃燒方式,在降低NOx排放的同時,抑制一部分汞的排放。上一篇介紹了燃燒後尾部煙氣脫汞的技術，這篇介紹一下燃燒前脫汞技術。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碳結合的汞。這樣只能是將煤中的汞轉移到了洗煤廢物中,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。

由於汞具有高揮發性,在煤熱處理的過程中,汞會受熱揮發出來。對熱處理脫汞技術研究表明在400℃下可以達到最高80%的脫汞率。然而,在400℃下也發生了煤的熱分解,導致揮發性物質的減少,煤的發熱量也有很大的降低。熱處理脫汞技術還處於實驗室階段,有待進一步研究，這裡說了也白說。

原標題:煙氣脫汞技術簡介（1）

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