燃煤电厂烟气汞污染控制技术研究进展

摘要：对比分析了上述3类脱汞技术的脱汞效率、成本、应用及发展前景，在此基础上提出未来中综述了当今国内外燃煤电厂汞污染控制技术，其中主要包括3类：利用现有布袋除尘器、电除尘器、选择性催化还原脱硝装置等现有大气污染控制装置的协同脱汞技术，通过飞灰再注入、强化湿法脱汞等方法改进现有大气污染控制装置以提高汞脱除效率的脱汞技术，以及活性炭注射、钙吸附剂注入、沸石吸附剂注入、氧化剂注入、光化学氧化、电晕放电、电子束照射等新型的专门脱汞技术。国燃煤电厂汞污染控制技术的应用前景和发展方向。

关键词：燃煤电厂 烟气汞 脱汞控制技术

1国内外主要燃煤大气汞控制技术

随着经济的高速发展，电煤消耗量猛增，燃煤烟气汞排放日益增长，引起了国际社会的广泛关注，燃煤电厂烟气汞排放控制技术从而凸显了更为重要的地位和巨大的发展空间。笔者着重讨论国内外燃煤电厂烟气汞污染治理技术，对其脱汞效率、脱汞成本和应用及发展前景分别作了分析比较，并对我国未来10~20年燃煤电厂烟气汞污染控制技术进行了预测。

目前燃煤电厂烟气汞污染控制技术主要包括3大类：利用现有大气污染控制技术和装置协同脱汞、改进现有大气污染控制技术以提高汞脱除效率，以及利用新型的汞污染控制技术专门进行脱汞。我国燃煤电厂现阶段主要是利用现有大气污染控制装置协同脱汞，而美国已经有一定数量的燃煤电厂安装了烟气汞连续监测系统和烟气汞脱除设备。

1.1利用现有大气污染控制技术协同脱汞

(1)除尘装置

燃煤烟气除尘装置对颗粒态汞有一定的去除效率，而除尘装置一般包括：机械式除尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器和电除尘器4种。就我国目前主要电厂使用情况来看电除尘器(ESP)和布袋除尘器(FF)使用较多，颗粒洗涤器(PS)也有部分电厂使用。研究表明：除尘设备对烟煤燃烧烟气汞的脱除率要比褐煤高很多，如冷端ESP对汞的平均捕获效率烟煤为36%，而次级烟煤约3%。若电除尘器和布袋除尘器同时使用，烟气汞脱除效率为34%～87%[1]。而布袋除尘器由于在脱除高比电阻粉尘和亚微米级颗粒方面有独特效果故可更有效减少气态汞的排放量，烟煤除汞效率可达90%，亚烟煤为72%[2]。但是，袋式除尘器自身存在滤袋材质差、寿命短、压力损失大、运行费用高等局限性，限制了其使用[3]。

(2)湿法脱硫装置(WFGD)

烟气脱硫装置温度较低，有利于Hg0的氧化和Hg2+的吸收，是目前除汞最有效的净化设备。特别是在WFGD中，由于Hg2+易溶于水，容易与石灰石或石灰吸收剂反应，因此WFGD可以将烟气中80%～95%的Hg2+除去，但对于不溶于水的Hg0捕捉效果不显著[4]。

(3)烟气脱硝装置

选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)是两种常用的脱硝工艺。该两种工艺能够将Hg0氧化成Hg2+，而增加后续烟气脱硫设施对汞的去除率，一般前者应用较多。Hg0被SCR装置催化氧化的效率可达80%～90%。德国电站试验测试发现，烟气通过SCR反应器后，Hg0所占份额(质量分数)由入口的40%～60%降到了2%～12%[5]。

(4)喷雾干燥法脱硫装置(SDA)

在采用SDA的脱硫系统中，颗粒态汞很容易被除去。Hg0和Hg2+能潜在地被吸附在SDA系统的飞灰、硫酸钙或亚硫酸钙颗粒表面。当烟气通过下游风向的ESP或FF时，吸附有汞的颗粒能很容易被吸附和捕获，ESP脱汞的效率是50%，FF脱汞的效率可达80%以上。当气流通过FF上由飞灰和干浆粒结成的阻塞层时，气态汞的捕获会进一步的增强，达到更高的脱除效率，可达90%以上[6]。

(5)低NOx燃烧技术(LNB)

在满足燃烧供热条件下，控制燃烧温度、减少NO形成的同时烟气飞灰中未燃尽的碳含量会增加，增加的碳有利于吸附烟气中的汞。对于烟煤而言，汞的脱除率可高达90%，对于亚烟煤而言，脱汞率为20%～40%[7]。因此，该技术对飞灰量较大的烟煤来说，比较实用。