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煙氣脫汞技術發展趨勢
2017-04-07

1、汞污染現狀及其危害

全球每年排放到大氣中的汞總量約為5000t,其中4000t是人為的結果。造成汞環境污染的人為來源主要是燃燒,其中燃煤導致的汞污染是最為嚴重的。煤在燃燒過程中產生的汞大部分隨著煙氣排入大氣,成為環境汞污染的主要來源。燃煤電站排放出的汞是我國汞污染的最主要來源,約佔汞排量總量的40%。隨著燃煤電站總裝機容量的持續擴大,汞污染問題更加嚴重。據浙江大學能源潔淨利用國家重點實驗室最新研究表明,我國10萬kW典型燃煤鍋爐總汞排放量在40~50kg/a。2020年我國燃煤電站汞排放量約464~580t,約佔同期全球化石燃料燃燒汞排放總量的42.45%~53.06%(聯合國環境規劃署2008年報告),形勢十分嚴峻。燃煤電站汞污染已被世界公認為繼燃煤硫污染之後的又一大污染問題,尤其是燃煤電站汞排放控制已成為目前國際上的研究熱點。

 煙氣中的汞主要以兩種相對穩定的形態存在︰氣態汞(Hg,g)和顆粒態汞(Hg,p)。氣態汞又分為單質汞(Hg0)和氧化態汞(Hg2+)。二價汞化合物比較穩定,易溶于水,易脫除;單質汞揮發性較高、水溶性較低,是最難控制的形態之一。汞及汞的化合物是一種易揮發物質,具有巨毒性和積累性,可以通過呼吸、皮膚吸附或食物攝入等形式進入人體,侵害人的神經系統,尤其是中樞神經系統;通過肺泡吸收,經血液進入全身,傷害腦組織,並引起慢性中毒。同時,汞在大氣中停留的時間可長達半年至二年,能在大氣層中飄浮成千上萬千米,在全球範圍內傳輸,並沉降進入土壤或水體,其毒性在藻類、魚類和其它動物組織中累積,導致處在食物鏈頂端的食肉動物體內的汞濃度數千倍甚至數百萬倍于水中的汞濃度,從而污染整個食物鏈,對人類及生物環境造成的危害極大。

2、汞控制技術研究現狀

 國內外燃煤電站汞排放控制技術的研究主要包括燃燒前脫汞、燃燒中脫汞和燃燒後煙氣脫汞三個方面。燃燒前脫汞是通過洗選法除去原煤中的部分汞,但是該方法不能洗去與煤中有機碳結合的汞,而且成本相對較高;燃燒中脫汞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;燃燒後脫汞的方法包括利用一些吸收劑來吸附汞的吸附法,或者改進燃煤電站現有大氣污染物控制設備,以提高其協同脫汞的效率。還有一些新的煙氣汞脫除技術的研究,如電暈放電等離子體技術等。綜合來看,燃燒後煙氣脫汞是目前燃煤汞污染控制的最主要方式,相關研究最為廣泛。燃燒後脫汞(即煙氣脫汞)是未來電廠汞污染控制的主要方式,其脫汞方法主要有吸附劑法、化學沉澱法和化學氧化法。

2.1、吸附劑法

 吸附法主要是利用活性炭及其他吸附劑的吸附作用來處理污染物的一種常用方法,包括物理吸附和化學吸附兩種方式。對于氣流中汞等微量有害物質的去除,吸附劑法佔據重要位置。一般吸附都兼有物理吸附、化學吸附功能,兩種吸附過程可以同時進行。長期以來人們一直在努力尋找新型廉價的吸附劑來降低污染物控制設備的運行費用,但至今都沒有突破性的進展。目前,用于煙氣脫汞的吸附劑主要有︰活性炭、飛灰和金屬吸收劑。

2.1.1、活性炭

 在煙氣中噴入活性炭是煙氣脫汞技術最為集中且較成熟的一種方法。用活性炭吸附煙氣中的汞可以通過以下兩種方式,一種在顆粒脫除裝置前噴入粉末狀活性炭;另一種是將煙氣通過活性炭吸附床。盡管活性炭吸附劑在脫除汞方面有著很高的效率,但仍然存在價格昂貴,經濟可行性不高等問題,並且還存在很多技術難題。

2.1.2、飛灰

 燃煤過程中產生的飛灰能吸附煙氣中的汞,因此飛灰是影響煙氣中汞的形態分布的一個重要因素。由于飛灰容易獲得,且價格低廉,受到越來越多人的關注。飛灰

 對汞的吸附主要通過物理吸附、化學吸附、化學反應以及三者結合的方式,飛灰吸附主要受到溫度、飛灰粒徑、煙氣氣體成分等因素的影響。