我国燃煤锅炉汞减排工艺措施探讨

（2）布袋除尘器

布袋除尘器要比静电除尘除汞率更高，而且能更有效地去除细小颗粒物。它即可以去除颗粒汞，也可去除气态汞。布袋除尘（几分种）过程中气体与飞灰接触的时间要比在静电除尘（几秒）里更长，因此它促进了汞在飞灰中的吸收。此外，布袋除尘器还提供了更好的接触环境（气态汞通过滤质渗透），而静电除尘器是气体通过表面。研究发现在中国的燃煤电厂，静电除尘器和布袋除尘器的汞捕获范围分别是4～20%和20～80%[16]。另有研究表明[17]，虽然实际值将随煤种和工厂的运行条件变化，静电除尘器的脱汞效率平均可达到36%，布袋过滤系统的汞捕获量要大得多，高达90%。通过采取一些措施，包括煤转换/混合，温度调整和运行系统的改善，可使静电除尘和布袋过滤系统的汞去除量最大化。

（3）其他除尘设施

湿式洗涤器的除汞效率也很显著，因为从汞控制的角度，湿式洗涤器系统与湿法烟气脱硫系统相似。因此，氧化汞将被湿式洗涤器捕获。湿式洗涤器的除汞效果可通过煤炭混合或添加卤素氧化剂来加强。机械除尘器（如旋风除尘器）由于其去除亚微米颗粒的能力有限，除汞效率较低。

2.4专门除汞技术

在协同除汞的基础上不能满足脱汞要求的情况下需要采用专门除汞技术。到目前为止，吸附剂喷射是最有效的处理汞的方法。粉末活性炭(PAC)是使用最多且研究较成熟的一种吸附剂。在使用吸附剂活性炭喷射技术（ACI）的基础上要进一步控汞时，需在空气加热器和颗粒物控制装置之间喷入粉状活性炭,可加速烟气中吸附剂的混合并增加吸附剂的停留时间[18]。

活性炭颗粒吸附汞的过程结束后与飞灰一起被颗粒物控制装置除去。在过去几年里，发展了多种吸附剂喷射技术，包括吸附剂种类和喷入位置的研究。这些都促进了硬件的改造，以适应现有的锅炉工艺。

3.抉择树

如上所述，产生的汞的化学形态，决定工厂的汞排放及专门控汞技术的功效。汞的化学形态取决于煤质（氯含量）、煤处理/煤混合方法、现有的烟气净化设备，及锅炉的运行情况（未燃烧碳的数量）。氯元素是汞氧化的先决条件，未燃烧碳（在一定程度上，包括飞灰）能促进汞氧化，形成颗粒汞，颗粒汞通常可以在布袋除尘器设施全部收集，并在静电除尘器也能有效地得以去除。二价汞是水溶性的，在适当的洗涤器化学环境中，可以在湿法烟气脱硫洗涤器中有效去除。零价汞是非水溶性的，会通过所有空气污染控制设备。因此，汞污染控制策略，应当首先将烟气中的零价汞数量最小化，将它转化成二价汞或颗粒汞。剩余的零价汞可以用专门除汞技术去除，大多使用活性炭喷射技术。因此，在设计中，了解空气污染控制设施释放的零价汞的数量至关重要，以便选择适当的活性炭系统。

一些专用模型可以预测汞的化学形态及其停留时间[19]。这些基本模型能够区分锅炉运行特征、空气污染控制设备及运行条件。应当利用这些模型增加对锅炉汞污染排放的情况了解。但是选择一个最佳的控汞策略之前，要分析该厂的煤质，燃烧方法，现有污控设备及其运行状况。最佳控汞策略能够在必要时使用活性炭，增加除汞率，使协同除汞效应最大化。该方案选择程序称为抉策树，如图5所示。

图5：控汞方案选择的抉策树[8]

Fig.5:DecisionTreeforenhancingmercurycontroloptions

注：抉策树代表锅炉的PM、NOX和SO2控制设施的不同组合。每一路径描述了一种特定的技术组合下的汞污染控制优化方法。基于汞排放控制水平的要求，再考虑专门的控汞技术。

从图5可见，方案选择程序要考虑各种不同的控制氮氧化物、颗粒物及二氧化硫的设备，以制定控汞策略。这一程序首先是对有关是否有碳捕集/贮存的问题选择“是/否”。目前大多数电厂都没有碳捕集/贮存设备额，因此，选择是否装有选择性催化还原设备成为第一个选择项目。图6是关于装有选择性催化还原的，图7是没有选择性催化还原的工厂选择程序。

图6：使用选择性催化还原的工厂选择程序[8]

Fig.6:DecisionTreesequenceforexampleplantswithSCR

例如，在图6，工厂装有选择性催化还原装置，静电除尘器，和湿法烟气脱硫设施（绿线标注的）。在这家工厂，最佳策略是使用选择性催化还原和湿法烟气脱硫协同效应最大化。对于装有选择性催化还原装置和静电除尘器的，但没有湿法烟气脱硫的，其控制策略取决于静电除尘器，混合煤和活性炭的改进情况。

图7：没有使用选择性催化还原的工厂选择程序[8]

Fig.7:DecisionTreesequenceforexampleplantswithoutSCR

那些没有选择性催化还原装置的，可使用图7的选择程序。从图7中可见，该厂只有颗粒物控制设施来控制其污染排放。如果颗粒物控制设备是静电除尘（图7左侧的粉线），其控制策略将取决于静电除尘器的改善情况，如使用混合煤以增加二价汞的数量。可根据烟气中零价汞和二价汞的比例，考虑是否需要活性炭。如果颗粒物控制设备是湿法湿式除尘器，其最佳策略是改变湿法湿式除尘器中的化学环境（例如，添加氧化剂以增加二价汞的数量）。图7中间的粉线说明了这种情况。

4.二次污染问题

根据现有空气污染控制装备的配置和汞捕获抉择树优化，汞可能从气态(烟道气)转化为固态(如飞灰，合成石膏)，或进入液态或固/液态(如湿法烟气脱硫淤泥，固化烟气脱硫淤泥)。这些不同的介质是燃煤工厂运行的残渣，在各个不同的工艺过程产生。飞灰是煤燃烧的产物，由静电除尘或布袋除尘器收集。石膏是强力氧化石灰石湿法烟气脱硫(LSFO)的副产品。在LSFO中，几乎所有的副产品都是硫酸钙二水合物(CaSO4˙2H2O)，也称为合成石膏。合成石膏可以填埋处理，可以用来生产墙板，或用于农业。湿式烟气脱硫淤泥是从天然的或抑制氧化湿式烟气脱硫中收集的。在抑制氧化系统，几乎所有的副产品都是亚硫酸钙半水化合物(CaSO3˙1/2H2O)。在天然的氧化系统，副产品是亚硫酸钙半水化合物和硫酸钙二水合物的混合物。固化烟气脱硫淤泥是湿式烟气脱硫淤泥，飞灰和/或添加的石灰的混合物。这些材料通常统称为煤燃烧残渣(CCR)。因为汞捕获的结果增加了煤燃烧残渣中的汞含量，应该考虑填埋处理或使用煤燃烧残渣所造成的潜在的汞释放(汞淋溶)以及汞和其它媒介物质间转化问题。

煤燃烧产物潜在的汞释放路线，最引人关注的是其淋溶到地下水中的问题，因为它可以恶化饮用水质量。还应关注汞排除到地表水中，造成潜在的生物性聚集。研究表明[20],当废弃旧泥浆或处理生产石膏板的时候,捕获的汞仍然和飞灰粒子,烟气脱硫石膏相结合。但是，这些类型的煤燃烧残渣的某些处理方法，或使用条件可能隐含环境风险。另外，可以选择管理条件，减轻湿式烟气脱硫淤泥和固化的湿法烟气脱硫淤泥的汞淋溶趋势。