燃煤電廠煙氣中汞處理技術(shù)探討

目前，二氧化硫、一氧化碳以及氮氧化物、碳?xì)浠锏仍斐傻奈廴疽褳槿怂熘⒕X。但廢氣處理廠家耀先環(huán)境這里警告大家，有一些不為我們注意的污染物，正在對(duì)我們?cè)斐涩F(xiàn)實(shí)的危害，俗稱“水銀”的汞，便是這樣的“隱形殺手”之一。

日本汞污染受害“水俁病”

汞是有劇du性的微量元素，它具有揮發(fā)性和積累性。作為重點(diǎn)控制的重金屬之一，過(guò)量的汞排放不僅會(huì)污染空氣，而且會(huì)通過(guò)各種環(huán)境界面的交換，向水、土壤遷移，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生危害。

如果汞直接或者通過(guò)大氣沉降進(jìn)入水體，它將以毒性更大的形態(tài)在魚和動(dòng)物組織中積累，人體接觸汞主要通過(guò)食用被汞污染的魚，高濃度的汞接觸將對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)和生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響。

汞釋放被人體吸收途徑

據(jù)有關(guān)資料，人為的活動(dòng)中汞主要來(lái)源于燃煤，火電廠的重金屬污染主要來(lái)自煤的燃燒。煤燃燒過(guò)程中，部分易揮發(fā)的重金屬如Hg、Pb、Zn、Ni、Cd、Cu等極易氣化揮發(fā)進(jìn)入煙氣，然后隨粉煤灰顆粒一起向煙囪移動(dòng)并逐漸降溫，被粉煤灰顆粒吸附，經(jīng)沖灰渣水排至貯灰場(chǎng)。在這一過(guò)程中灰渣中部分可溶的重金屬微量元素轉(zhuǎn)入水中，如果沖灰渣水外排至江河，則可能對(duì)環(huán)境水體造成污染。

秘魯小鎮(zhèn)非法采礦致汞污染變“鬼城”

據(jù)統(tǒng)計(jì)，燃煤電廠的汞排放量占到大氣汞排放總量的1/3,位居各行業(yè)。目前，在現(xiàn)有的排放標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，現(xiàn)行的污染控制技術(shù)已經(jīng)大大減少火電廠煙塵、SO2和NOx的污染問(wèn)題，相應(yīng)的大氣污染物處理設(shè)備也得到了廣泛應(yīng)用。然而，煙氣中汞排放的危害與控制技術(shù)研究相對(duì)滯后。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1978年至2008年，我國(guó)燃煤工業(yè)累計(jì)向大氣排放汞已達(dá)8000余噸，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汞的排放量還將持續(xù)增加。美國(guó)環(huán)保署于2005年3月頒布了汞排放控制標(biāo)準(zhǔn)，成為世界上首先針對(duì)燃煤電廠汞排放實(shí)施限制標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家。然而，我國(guó)除對(duì)生活垃圾焚燒和危險(xiǎn)廢物焚燒出臺(tái)相關(guān)的控制標(biāo)準(zhǔn)外，目前國(guó)家還沒(méi)有制定針對(duì)火電廠燃煤過(guò)程汞排放的控制標(biāo)準(zhǔn)。因此，一直以來(lái)對(duì)全國(guó)燃煤電廠的汞排放水平缺乏了解。

同時(shí)我國(guó)燃煤電廠大氣汞監(jiān)測(cè)技術(shù)體系也比較欠缺，各級(jí)監(jiān)測(cè)部門開展大氣汞監(jiān)測(cè)工作也較少，也沒(méi)有相關(guān)的監(jiān)測(cè)設(shè)備開展工作，由于江蘇省燃煤電廠數(shù)量多、裝機(jī)總?cè)萘看?，因此開展燃煤電廠汞的監(jiān)測(cè)方法研究可以為我國(guó)研究燃煤電廠汞排放限值、制定相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)提供有力的依據(jù)。

1 現(xiàn)有脫汞技術(shù)

1.1 洗煤技術(shù)

煤中的汞與黃鐵礦物有密切的關(guān)系，利用磁分離法去除黃鐵礦，同時(shí)也可以除去與黃鐵礦結(jié)合在一起的汞。另外，化學(xué)方法、微生物法等也可以將汞從原煤中分離。有研究表明，傳統(tǒng)的洗煤技術(shù)能夠去除煤中約38.8%的汞，如果利用化學(xué)物理洗煤技術(shù)的話，則能使原煤中汞的去除率達(dá)到64.5%。

1.2 煤的熱處理技術(shù)

由于汞的高揮發(fā)性，在煤加熱的過(guò)程中，汞會(huì)由于受熱而揮發(fā)出來(lái)。有研究結(jié)果顯示在400℃范圍內(nèi)可以高達(dá)到80%的脫汞率。

1.3 燃燒中脫汞

主要是利用改進(jìn)燃燒方式，在降低NOx的同時(shí)，抑制一部分汞的排放，流化床燃燒方式在降低NOx排放的同時(shí)可以降低煙氣中汞及其他微量重金屬的排放。

1.4 燃燒后脫汞

燃煤電廠現(xiàn)有的廢氣處理設(shè)施對(duì)煙氣中的汞具有一定的去除作用。包括除塵器、脫硫裝置和脫硝裝置。

靜電除塵器：目前大型燃煤電廠除塵以電除塵為主，且除塵效果一般可達(dá)99%以上。煙氣中以顆粒態(tài)形式存在的固相汞在經(jīng)過(guò)電除塵器時(shí)可以得到去除。但以顆粒態(tài)形式存在的汞占煤燃燒中汞排放的比例較低，且這部分汞大多存在于亞微米級(jí)顆粒中，而一般電除塵器由于受自身工藝的限制對(duì)這部分粒徑范圍內(nèi)的顆粒脫除效果較差，因此電除塵器的除汞能力有限。

靜電除塵器

布袋除塵器：相比靜電除塵器，布袋除塵器能夠脫除高比電阻粉塵和細(xì)粉塵，尤其在脫除細(xì)粉塵方面效果更佳。由于了大量的汞富集在細(xì)顆粒上，因此布袋除塵器在脫除煙氣中汞的效果遠(yuǎn)比靜電除塵器要好。

布袋除塵器

脫硝設(shè)施：電廠原有的老機(jī)組大部分沒(méi)有脫硝設(shè)施，隨著國(guó)家對(duì)火電廠污染物控制的進(jìn)一步嚴(yán)格，老機(jī)組將進(jìn)行脫硝改造，加裝脫硝裝置。目前常見的脫硝工藝有選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR)兩種。脫硝工藝能夠加強(qiáng)煙氣中汞的氧化而增加將來(lái)煙氣脫硫(FGD)對(duì)汞的去除率，隨著脫硝裝置的應(yīng)用，脫硝設(shè)施對(duì)煙氣中汞的去除作用將進(jìn)一步顯現(xiàn)。

脫硝設(shè)施

脫硫設(shè)施：目前大部分的燃煤電廠使用石灰石-石膏濕法脫硫，脫硫設(shè)施溫度相對(duì)較低，有利于HgO的氧化和Hg2+的吸收。在濕法脫硫系統(tǒng)中，由于Hg2+易溶于水，容易與石灰石或石灰吸收劑反應(yīng)，能去除約90%的Hg2+。Hg2+所占比例是影響脫硫設(shè)施對(duì)汞去除率的主要因素，因此提高煙氣中Hg2+的比例，將直接影響脫硫設(shè)施對(duì)汞的去除效果。在濕法脫硫系統(tǒng)中，洗滌液有時(shí)會(huì)使氧化態(tài)汞通過(guò)還原反應(yīng)還原成元素汞，造成汞的二次污染。使用一些化學(xué)添加劑能夠阻止這種情況發(fā)生。

脫硫設(shè)施

近年來(lái)，我國(guó)區(qū)域性復(fù)合型大氣污染日趨嚴(yán)重，且形勢(shì)嚴(yán)峻。除了傳統(tǒng)的氮氧化物、粉塵等細(xì)粒子外，霧霾中重金屬粒子的危害也日益加劇，其中又以重金屬汞危害為大。近幾年媒體報(bào)道出的發(fā)生在我國(guó)的多起汞污染事件，因其污染的嚴(yán)重性而引起全民關(guān)注，汞污染也成為備受重視的民生問(wèn)題。從煙氣凈化裝置控制汞的方面來(lái)看，應(yīng)該提高現(xiàn)有設(shè)備的利用率，加強(qiáng)燃煤過(guò)程中汞的析出規(guī)律以及汞污染控制的基礎(chǔ)理論研究，對(duì)在實(shí)際廢氣處理中工藝設(shè)備的選擇和效率具有十分深遠(yuǎn)的意義。