探究烟气采用现有设备降低电厂燃煤烟气汞含量策略

【摘 要】 人类的生产活动中，会向大自然排放很多的污染物质，并带来严重的危害，尤其是燃煤电厂排放的烟气汞的排放，严重制约着人类的可持续发展水平。本文针对如何采用现有设备处理电厂燃煤烟气的汞含量的方法做探究，并提出一些有效可行的除汞措施，以期能够为相关的实践提供些许理论参考。
【关键词】 燃煤烟气 现有设备 烟气脱汞
汞具有强烈的挥发性，且带有剧毒，容易在空气中聚集，停留的周期也非常长。通过燃煤电厂所排放的烟气汞的含量大，对人体的健康带来严重的威胁，也对生态环境造成严重的污染，为了降低污染，就要寻找有效的解决途径，通过实践的证明，可知通过除尘设备和脱硫设备的联合使用能够有效降低烟气汞的含量。

1 电厂燃煤烟气汞的主要存在方式

汞的沸点是356℃，沸点比较低，所以在锅炉中燃烧的时候，一部分的汞会通过吸收作用以及凝聚作用等随着锅炉的底灰被大量排出，虽然缓解了一部分的污染，但是绝大部分的汞最终还是会随着烟气排放到空中，并且这些烟气汞存在的形式是气溶胶颗粒物，其中主要包括气态汞与颗粒态的汞，而气态汞又是比较常见的，其中包括单质汞和二价汞。单质汞占的比例最大，气态的单质汞具有良好的热力稳定性。很多汞的化合物在高温的状态下，都不够稳定，被分解成单质汞的形态，温度越高，分解的速度就越快，最后将以大量的烟气汞形态存在，还有一些吸附在颗粒物上，并且，颗粒物的直径大小也会影响着吸附的程度和水平。
一般情况下，二价汞的化合物具有比较稳定的化学性质，并且这些二价汞的水溶性比较高，与水结合之后，可以通过湿法洗涤系统设备来将其全部脱除。在此过程中，也可以使用一定量的吸附剂来提高效率，石灰或者是石灰石，都是不错的选择。通过这样的方式，往往可以去除八成以上的二价汞，从这个角度来讲，燃煤电厂空气中存在的二价汞的含量就非常少了。所以大气中的单质汞的含量就比较多，并且，这些单质汞的挥发性十分强，不易于溶于水中，在大气中的停留周期往往比较长，随着气流的运动，单质汞会逐渐扩散，污染的范围也越来越大，如果不及时加以控制和解决，那么，污染的后果会更加严重，也非常难于控制。所以要想有效地去除燃煤电厂的烟气汞污染问题，先要解决单质汞的污染问题，这是最为关键的一点。

2 采用现有设备去除电厂燃煤烟气汞的有效措施

现阶段，还未曾研制出除燃煤电厂烟气汞的专用设备，只能利用现有的资源设备来去除有害的物质。最容易操作的现有设备包括除尘设备和脱硫设备，只有将这两者结合起来使用才可以达到最佳的效果。

2.1 运用除尘设备降低烟气汞含量

当前很多燃煤电厂经常使用的除尘设备通常包括两种类型，第一种是静电除尘器，除尘的效率可达90%以上，第二种是布袋式的除尘器，除尘的效率可达99%之多，效率非常高。烟气汞由于其存在形式的特殊性，所以用除尘设备反而可以起到很好的效果。经过大量实验的证明，粒径的大小对吸附汞的效果有着明显的影响，通常是呈反比的，粒径不断减小，飞灰吸附的汞的含量却在不断地增大，飞灰的粒径小，则其在锅炉中可以悬浮更长的时间，那么汞在这些细小的颗粒物上的沉积量也就越来越多，所以颗粒越细，吸附的汞就越多，使用静电除尘器或者是布袋除尘器可以产生比较高的效率，尤其是对细微的粉尘去除上，效果最佳。（图1）所示是经过除尘器的处理之后，煤种汞的具体分布形态，变化比较显著。（图2）所示是煤中汞的最终去除效率。

2.2 利用脱硫设备降低烟气汞含量

运用脱硫设备，也可以降低烟气汞的含量，通常情况下，会在一些脱硫设备中添加吸附剂，这样会提高对气态汞的氧化速度，一般使用的吸附剂包括石灰，还有石灰石，这两种物质可以吸附二价汞，也可以吸附氯化汞，且吸附率在85%以上，效果明显。相关实验证明，可以用通常使用的三种钙基作为吸附剂来吸附烟气中的单质汞和氯化汞，以证明脱硫设备中的二氧化硫可以对单质汞与氯化汞有着很大的作用力。这三种钙基包括生石灰、消石灰、石灰石，如果燃煤电厂的空气中存在着一定量的二氧化硫的时候，那么即便是各种钙基与二氧化硫之间发生了相应的化学反应会不断降低空隙的表面积，但是吸附氧化汞的最终效果却不因此而减弱，反而吸附氧化汞的能力是越来越突出，这是因为，二氧化硫与钙基所能够吸附的产物可以起到相应的催化作用，这样就有利于吸收更多的单质汞，除尘的效率也会大大提高。同时，钙基吸附剂对这两种污染物质来讲，具有比较强的吸附作用，且不会存在活性点方面的竞争力，所以通过钙基吸附剂的作用，可以在很大程度上增强脱硫设备的脱汞效用。实践证明，燃煤烟气中含有大量的氯元素，并且这些氯元素也会影响到烟气汞的存在形态和存在周期的长短，当烟气汞进行除尘措施之后，那么烟气中含有汞量就在不断地降低，很多的二价汞的去除率也在85%以上，但是这些二价汞还有可能在之后的环节发生还原反应，所以要格外注意。利用脱硫设备进行脱汞的时候，往往可以借助湿法脱硫工艺，这样也能够在很大程度上提高脱汞的效率，一般可以脱除85%以上的二价汞。现阶段，很多地区的燃煤电厂为了降低烟气汞的含量，还在现有的除尘设备中安装了脱硝系统，这样也最大限度地降低了烟气汞的排放量。有关人员还研究了一些SCR催化剂，SCR意为选择性催化还原脱硝技术，结果证明，这种技术不仅仅适用于尾气的脱硝处理中，还可以有效地降低硝的含量，同时可以提高氧化汞的形成速度，加快实现燃煤电厂烟气汞的彻底脱除进程。烟气中的氯化氢以及使用的各种催化剂，这些物质的化学反应速度，会对氧化汞的形成产生一定的影响，无论是使用烟煤作为燃料的电厂，还是使用无烟煤作为燃料的电厂，采用这种选择性催化还原脱销技术，都可以把烟气中的氧化汞的含量不断提高到35%以上，同时也就等于将设备的脱汞效率提高到一个更高的水平。
另外还可以采用活性炭、改性活性炭方法来消除燃煤电厂烟气汞的排放量。活性炭也是一种吸附剂，在烟气脱汞的过程中有着比较好的使用性能，活性炭巨大的比表面积可有效提高汞的物理吸附。相关的实验充分证明，在除尘前喷入渗溴的活性炭是一种比较经济、且操作方式也非常简便的脱汞技术。当喷入CaBr2中溴喷射率为113×10-6时，平均脱汞率可达86%以上，当喷射率为330×10-6时，平均脱汞率可达90%以上，由此可见，效果还是相当不错的。同时还因为碘氧化汞的能力比溴要强一些，而且在处理、运输、贮存等方面也具有非常高的安全性，所以通过在模拟燃煤烟气条件下，其化合物和碘与气体的同相反应和与飞灰活性炭之间的异相反应的脱汞能力的比较，结果显然证实，碘比其他卤素的氧化性能更为优越。飞灰中的不同类型组分气相对汞吸附特征有着很大的不同，还没有充分燃烧完全的炭对汞有着非常强的吸附能力，这

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在很大程度上与飞灰炭粒本身的结构有着很大的关系，飞灰炭粒的结构通常具有较多的空隙、并表面含氧官能团一氧化碳及巨大的比表面积，飞灰中的三氧化二铁和氧化铜对以表面为媒介的汞氧化具有非常强的催化活性作用，并且飞灰颗粒粒径越小，比表面积越大，其吸附量趋于增加，飞灰碳含量与含汞量呈正相关，亚微米级颗粒物对汞的吸附与比表面积利用率相关，飞灰的空隙结构在静电除尘过程中不断地变化和发展，微孔越发达，孔分布越宽越有利于汞的吸附。
研究者提出了利用UBC脱汞的新方法，即在锅炉中抽取部分未燃尽的煤（即分流活性炭）作为吸附剂，通过换热器、空预器后，将其喷入烟道中与烟气均匀混合后脱汞。研究表明试点燃烧室的分流喷入AC和活性炭有基本一致的脱汞效率。除此之外，还可通过利用含钙量比较大的（钙可以提高活性炭表面氧化汞的稳定性）的飞灰或氢氧化钙等对FF滤饼内的UBC提高脱汞效率。在有钙情况下，UBC和钙共同作用脱汞，UBC提供汞吸附的活性位，使被吸附的相邻的钙和汞接触并发生反应，UBC提高钙捕获汞的能力比UBC氧化汞的能力强。当烟煤飞灰持续不断地进入FF的时候，喷射Ca（OH）2可提高25%～80%的脱汞效率。
根据科学人员的研究证实，Ca（OH）2和CaCO3在能很大程度上提高汞的去除效率。当温度处于136℃时是比较高的，在FF前烟气中喷入分散的Ca（OH）2，可以脱除30%以上的烟气汞。但是温度超过288℃的时候，Ca（OH）2将会失去原有的脱汞能力。当烟气中的SO2占到一定比例的时候，钙基吸附剂则会先吸收SO2，后在其表面形成能结合HgO的较强的酸性活性位。如果含有其他的物质，或多或少都会对吸附的效果有着很大的影响。
3 结语
综上所述，通过现有的设备可以有效地将电厂燃煤烟气中的汞的含量降低到最小限度，这些设备包括除尘设备、脱硫系统等，都是电厂比较常用的设备，不仅降低了操作的成本，同时还可以取得非常好的效果，切实将经济效益、环境效益、社会效益有机统一起来，也为人们提供了更为舒适与便利的生产空间和生活空间。
参考文献：
洪艳等.燃煤烟气中汞的控制技术[C].中国环境科学学会学术年会优秀论文集，2006.
张浩举，李明.电厂燃煤烟气汞利用现有设备的去除效果分析[J].北方环境，2012（24）.
[3]郭欣，郑楚光.300MW煤粉锅炉烟气中汞形态分析的实验研究[J].中国电机工程学报，2004（6）.
[4]魏国强.燃煤电厂低成本活性炭除汞技术[J].电力环境保护，2008（2）.