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② 燃烧后尾部烟气脱汞

对于燃煤烟气汞的排放控制，研究者们提出了各种各样的控制方法。目前，尾部烟气脱汞技术的研究主要包括以下几种方法：一种是以活性炭吸附为代表的吸附法，另一种是利用现有脱硫除尘装置的脱汞法，再者就是电晕放电等离子体脱汞法[10、11]、电催化氧化联合处理脱汞法等[12]。选择性催化还原(SCR)技术不但是一种可以有效控制N0x排放的方法，而且对脱除氧化汞也是十分有效的。对德国电厂选择性催化还原设备的入口(温度接近380℃)和出口烟气的检测显示：汞的相对含量从40%～60%降到了2%～12%。荷兰电厂的选择性催化还原设备也发现了类似的现象[13]。研究表明，在电厂中烟气脱硫装置和选择性催化还原设备能够很好地捕集汞。

目前在我国燃煤电厂中，基本上都装有湿法脱硫装置，利用湿法脱硫装置可以将烟气中80%～95%的氧化态汞除去，但对于不溶于水的气态汞捕捉效果不显著。利用除尘装置也可以除去大部分颗粒态汞。湿法脱硫装置进口烟气中的汞主要以单质汞和氧化态汞形式存在。通常认为氧化态汞主要以HgCl₂形式存在，由于煤中氯元素含量、烟气温度及烟气停留时间等因素的影响，在不同条件下，烟气中各种形态的汞含量也不相同。烟气中的N0_x、HCl、飞灰也能够影响单质汞转化为氧化态汞的转化率，并影响着湿法脱硫装置的脱汞能力[14]。

在高温条件下，氧化态汞能重新还原成单质汞，这进一步影响利用湿法脱硫装置的脱汞效率。根据国外研究报告，在湿法脱硫装置加入各种氯氧化剂，将单质汞氧化成HgCl₂。HgCl₂的水溶性好，当HgCl₂在溶液中发生溶解和电离时，汞离子(Hg₂+)就可与洗涤器中的液相组分发生反应，由此可以极大地提高对汞的吸收效率[15]。有人在密歇根中南部的Endicott电厂进行了连续4个月的湿式脱硫装置脱汞工业性试验，结果表明，由于在系统中加入了氯氧化剂，阻止了氧化态汞重新还原成单质汞，脱汞效率平均保持在77%。但在Cinergy公司Zimmer电厂进行的相同试验中，没有加入氯氧化剂，结果显示了在洗涤器中发生了化学还原反应，平均脱汞效率约50%。

4 脱汞技术的发展趋势

有研究者提出在烟气中先充入臭氧，再利用湿式脱硫装置脱除烟气中的汞。臭氧将单质汞氧化成Hg2+后可用湿式脱硫装置除去，而且充入的臭氧还能同时用于烟气脱硫，从而实现脱汞脱硫一体化。从理论上烟气中脱汞率能达到很高，但燃煤电厂烟气汞质量浓度很低，在10～30μg/m3，并且烟气量很大，气流速度快，因而需要消耗大量的臭氧，实际应用成本很高。而且直接排放臭氧易污染空气，造成二次污染。

在使用活性炭吸附法脱除单质汞的过程中，吸附剂的吸附能力起决定作用。由于活性炭具有良好的吸附能力，因此在研究燃煤电厂烟气的汞污染控制时，活性炭也成为研究的热点。活性炭对汞的吸附是一个多元化的过程，它包括吸附、凝结、扩散以及化学反应等，与吸附剂本身的物理性质、温度、烟气成分、停留时问、烟气中汞浓度、碳汞比例等因素有关[16]。

现在应用较多的是向烟气中喷入粉末状活性炭(PAC)，粉末活性炭吸附汞后由其下游的除尘器(如静电除尘器、布袋除尘器)除去，但是活性炭与飞灰混合在一起，不能够再生。由于存在低容量、混合性差、低热力学稳定性的问题，而且活性炭的利用率低、耗量大，使直接采用活性炭吸附法成本过高。美国能源部估计，要达到脱汞率为90%，脱除0.45蚝汞的成本为(2.5～7.0)×104美元[17]，燃煤电厂很难承受，因此很多研究人员开始开发新型、经济的吸附剂。各种实验结果表明，向活性炭中加入添加剂后，这种经过改性的活性炭对单质汞的吸附能力大幅增强。

对活性炭吸附能力起支配作用的是微孔的比例，经过热沉淀单质硫活化改性后的活性炭比表面积增加，在表面以及内部沉积硫颗粒，对汞的吸附能力大为增强，而且硫与汞化学结合后能防止汞的再逸出。扫描电子显微镜观察热沉淀单质硫活化改性活性炭前后对比照片(1000、2000倍)见图1、2。由图1可知，改性后的活性炭微孔比例显著增加，由此活性炭的比表面积也增大，从而吸附能力也大幅增强。由图2(与图1为同一区域)可知，在改性后的活性炭微孔结构中，大量沉积的硫与活性炭化合，形成亲单质汞的化合物，由此极大地提高活性炭对单质汞的脱除能力。由Nucon公司生产的经过热沉淀单质硫活化改性的活性炭的脱汞效率可提高70%以上。经过碘化改性的活性炭，在同样条件下，吸附脱汞能力是未经改性活性炭的160倍[18]，可以极大地减少活性炭用量。

原标题：燃煤电厂脱汞技术研究与发展

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