中国烟气脱汞技术研究现状及发展趋势-第2页-中汞网

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3 现有脱汞技术

燃煤电厂是最大的人为汞排放源，对汞污染物的控制已经成为一个新兴而前沿的领域，汞污染控制技术主要通过3个阶段脱除汞，即燃烧前、燃烧中和燃烧后，其中燃烧后的汞控制技术由于其脱除效率相对较高应用较为广泛。

3.1 燃烧前的汞控制技术

1)选煤法，选煤技术是当前主要的煤炭燃烧前控制技术，是一种最简单、成本较低的减小汞排放的技术，其原理是根据煤粉中无机物和有机物的有机亲和性及密度不同，去除原煤中部分汞，选煤法中应用较广泛的是浮选法，浮选法就是在煤浆中加入有机浮选剂进行浮选分离，浮选法可以把原煤中 21%~37%的汞除去[4]，传统选煤技术有跳汰技术、重介质分选技术和旋流器等，物理选煤的脱汞效率在3%~64%，平均除汞率约为21%[5]。

2)配煤、煤炭改质技术，配煤技术主要有次烟煤与烟煤的混合，将生物质或废物与煤混烧，煤改质的典型方法是K-燃料工艺，此工艺可降低灰分10%~30%、硫10%~36%和汞25%~70%，

3.2 燃烧中的汞控制技术

目前，国内外关于燃烧中脱汞的研究较少，主要有以下几种技术:①煤基添加剂技术———加入卤素化合物可使烟气中的汞氧化，②低氮燃烧技术———操作温度较低，增加了烟气中氧化态汞的含量，③炉膛喷射技术———直接向炉膛喷射微量添加剂、氧化剂、催化剂或吸附剂，提高Hg0氧化成Hg2+的比例或直接吸附汞，④循环流化床燃烧技术———延长了颗粒物的炉内停留时间，致使细颗粒吸附汞的机会增加，另外炉内温度相对较低，Hg2+含量较高。

3.3 燃烧后的汞控制技术

燃烧后脱汞的研究主要包括三方面，①通过现有的烟气治理设备如除尘设备、脱硫装置等，对其进行一定程度的改进或改造，从而实现脱硫脱硝除汞一体化，②通过在尾部烟气中采用吸收剂脱汞，③利用催化剂催化氧化含汞烟气。

3.3.1 利用现有烟气净化装置对汞的脱除

烟气中的颗粒态汞主要富集在飞灰中，因此，烟气中以较大颗粒形式存在的固相汞可100%被电除尘器脱除，但是大量固相汞被吸附于亚微米级颗粒中，一般电除尘器对这部分颗粒难以捕集，布袋除尘器在脱除微细粉尘方面有其独特优势，能去除约 70%的汞[6]，湿法烟气脱硫装置可去除烟气中大部分溶于水的Hg2+，但几乎不脱除难溶于水的Hg0，通过改进的湿法脱硫处理，利用催化剂如钯类、碳基类物质使烟气中的Hg0转化为Hg2+，提高湿法脱硫对汞的脱除率，同时安装静电除尘器和湿法烟气脱硫装置的系统，平均汞脱除率达到50%(4%~88%)[7]，SCR技术不仅可以有效控制NOx排放，还可有效促进Hg0氧化，陈进生[8]等采用安大略法研究了300MW燃煤锅炉烟气净化设施对汞排放的影响，发现在SCR催化剂的作用下，烟气中83.4%的Hg0被氧化为Hg2+。

3.3.2 吸附剂注入

吸附法主要是利用多孔性固态物质的吸附作用处理污染物，包括物理吸附和化学吸附两种方式，吸附剂有活性炭、飞灰、钙基物质、活性焦和新型吸附剂5种。

1)活性炭

活性炭脱汞主要有两种方式，一种是应用较广泛的活性炭粉末喷入技术，另一种是将烟气通过活性炭吸附床，活性炭对汞的吸附是一个多元化的过程，包括扩散、吸附、凝结以及化学反应等过程，其对汞的吸附能力与烟气成分、烟气温度、汞的种类、汞的浓度以及吸附剂本身的物理性质(颗粒粒径、孔径、表面积等)、C/Hg比例等因素有关，尽管活性炭对单质汞和氧化态汞具有较高的捕获能力，但活性炭在吸附汞污染物的同时也吸附烟气中其他污染物，这就要求较高的碳-汞质量比，而活性炭成本较高限制了该技术的应用，为进一步提高活性炭的脱除效率，在活性炭改性方面，研究者主要运用化学方法将活性炭中注入S、Cl、I等单质，以增强活性炭的活性。

2)飞灰

通过飞灰吸收、吸附、化学反应以及三者结合作用将一部分气态汞吸附转化为飞灰颗粒内的汞，达到脱除汞的目的，含碳量高的飞灰还具有相当于活性炭的吸附作用，其对汞的吸附是有利的，此外，飞灰的氧化表面的含氧官能团C􀪅O对元素汞有一定的氧化能力和化学吸附作用，飞灰中多种金属氧化物如CuO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、CaO等对单质汞还有不同程度的催化氧化作用，在不同烟温下用飞灰样品进行比较试验，发现飞灰粒径较小，比表面积较大以及较低的烟气温度对飞灰吸附有利，烟气中的S和Cl对飞灰捕捉汞有一定的影响，当温度低于硫酸露点时，Hg0(s)-SO2(g)-O2(g)-H2O之间的反应可生成硫酸汞，此外，不同煤种的飞灰对汞的脱除也有差别，烟煤比褐煤、次烟煤的飞灰氧化率和吸附率更高[9]。

3)钙基类物质

钙基类物质价格低廉易获得，能脱除烟气中的SO2，美国EPA采用钙基类物质对单质汞的脱除效率进行研究发现，Ca(OH)2、CaO对Hg2+能很好的吸附，其中Ca(OH)2的吸附效率达到85%，钙基的细孔结构和比表面积均不如活性炭，因此两者对于Hg0的吸附效率较低，而燃煤烟气中单质汞Hg0的比例要高一些，目前主要通过在钙基类物质中添加氧化剂和改变烟气成分的方式提高对Hg0的脱除效率。

任建莉等[10]利用3种含钙基的物质作为吸附剂对单质汞的脱除效率进行了研究，结果表明:加入 0.08%(体积分数)SO2时，可使其对单质汞的脱除效率提高15%~20%，且高温有利于提高汞的脱除效率，这是因为高温有利于SO2与钙基吸附剂之间发生化学反应，在钙基表面形成活性区域，有利于Hg0氧化形成Hg2+，刘松涛等[11]以生石灰和粉煤灰为主要成分，通过添加少量添加剂在特定温度下消化，制得新型的富氧型高活性吸附剂，对Hg0有较好的脱除效率。

原标题：中国烟气脱汞技术研究现状及发展趋势

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