燃煤电厂烟气汞污染控制技术研究进展

(6)循环流化床燃烧方式(CFB)

与层燃锅炉、煤粉锅炉在燃煤过程中煤中的汞的分布明显不同，在CFB燃煤过程中,汞主要富集在飞灰中，随烟气排入大气的汞量明显降低，灰渣中汞的含量与其他燃烧过程大致相同[8]。由于循环流化床燃烧温度较低，煤中挥发出的气态汞所占比例较少，且飞灰颗粒和一些添加剂导致的还原性气氛，都有利于矿物质汽化而产生大量的亚微米级颗粒，从而增加了飞灰对烟气中汞(包括单质态和氧化态)的吸附。后续污染物控制设备捕集飞灰颗粒，使得汞向大气的排放大为减少。此外循环流化床燃料适应性相对较广，使得添加石灰石或一些汞的催化剂等成为可能，从而大大增加了汞的去除率。

(7)洗煤技术

洗煤是减少汞排放简单而有效的方法。利用传统的物理洗煤技术，如利用比重不同分离杂质的淘汰技术、重介质分流技术和旋流器等，还有利用表面物理化学性质不同的浮选煤技术油絮凝技术等，都是有效控制煤粉燃烧过程中重金属汞生成的方法，这也是一种简单而低成本的降低汞排放的一种方法，因而不应忽略。有研究表明，煤中的汞主要赋存于黄铁矿(硫铁矿)内，在后期热液成因的黄铁矿内汞尤为富集[9]，根研究，黄铁矿的汞脱除率最高。在洗煤过程中，理论上至少51%的汞可以被脱除[10]。目前，发达国家原煤入洗率为40%～100%，而我国只有22%[11]。同时煤炭洗选废水带来的二次污染问题值得重视和进一步研究。

1.2改进现有大气污染控制技术提高脱汞效率

(1)飞灰再注入

燃煤过程中产生的飞灰可吸附一部分气态汞，飞灰对汞的吸附主要通过物理吸附，化学吸附、化学反应以及三者结合的方式。用飞灰样品在不同烟温下进行比较试验,发现较低温度对飞灰的吸附有利。不同煤种的飞灰也有差别，汞脱除率随含碳量增加而升高，烟煤比次烟煤、褐煤的飞灰表现出更高的氧化率和吸附率。

(2)强化湿法脱汞

WFGD设备在脱汞时，总的效率较高，但对单质汞的脱除效果甚差，甚至有Hg2+还原成Hg0的现象发生，影响到总汞脱除率的进一步提高。NOLAN等[12]以专利形式提出把氯化物和硫化物添加到烟道气喷淋装置中，可以HgS沉淀的形式除去Hg0和Hg2+，总汞脱除率可接近100%，效果非常理想。

(3)改进的布袋除尘器

一些中试研究已经表明，通过在织物中植入一些有催化效应的纤维可氧化一部分汞，目前已有学者研究在布袋除尘器中加入碳化纤维或是其他催化材料，而且碳化纤维布袋除尘器已经进入商业应用。有些研究者用活性炭制成的纤维状滤网进行了吸附元素汞的实验，结果表明活性炭纤维滤网对汞的捕获率达到99%以上，并随汞浓度的增加而增加[13]。这种方法由于再生力强，吸附效率高而非常具有潜力。

1.3新型汞污染控制技术

(1)活性炭注射(ACI)

活性炭注射法是目前研究中最为集中且较成熟的一种方法。活性炭吸附脱除烟气中的汞可以通过两种方式进行：一种是在颗粒脱除装置前喷入粉末状活性炭(PAC)，吸附了汞的活性炭颗粒经过除尘器时被除去;另一种是将烟气通过活性炭吸附床(GAC)，但如果活性炭颗粒太细会引起较大的压降。其中，活性炭喷射方式比较有应用潜力。活性炭喷射可实现50%～80%汞的脱除，若与ESP和布袋除尘器同时使用，或仅使用布袋除尘器可减少90%汞的排放。然而，吸附后的活性炭与飞灰混合在一起，不能够再生，使得活性炭吸附的方法成本很高，燃煤电站难以承受，因此很多研究人员开始开发新型、价格低廉的吸附剂。

(2)硫、氯、碘负载活性炭吸附

KARATZA等[14]采用S-ACs填充床净化气态汞，经SEM/EDS分析表明,汞主要被S-ACs上的硫元素经反应而吸附，同时被没有结合硫元素的原始活性炭经物理作用而吸附。

KRISHNAN等[15]的研究表明，低温下(23℃)S-ACs对元素汞的吸附既有化学反应吸附，也有物理吸附;烟气温度高于140℃时，S-ACs对元素汞的吸附主要为反应吸附，在活性炭负载的活性硫原子处形成HgS。GHORISH等[16]采用氯负载的活性炭(Cl-ACs)去除烟气中的Hg0，结果表明：Cl-ACs对元素汞的去除效率远高于原始的活性炭。在C/Hg质量比为1000～5000范围内，Cl-ACs对Hg0的去除效率可以达到80%～90%。ZENG等[17]采用5%ZnCl2负载在活性炭上制备Cl-ACs，在50～200℃范围内Cl-ACs吸附元素汞的能力是未负载活性炭的8～10倍。LEE等[18]采用I2或者KI浸渍活性炭，得到碘负载的活性炭(I-ACs)。负载5%KI的I-ACs对元素汞的去除非常有效(>90%)。以上这些研究结果表明,负载S/Cl/I等的活性炭通过S、Cl或I等活性成分与元素汞反应，具有较高的汞净化效率。另外，这些材料的成本比活性炭更为昂贵。