汞在燃煤电厂中的迁移规律以及汞污染物控制措施

　　GB13223-1991燃煤电厂大气污染物排放标准对我国燃煤电厂污染物的排放进行了规定和限制。由于我国煤矿储量极其丰富，也使得我国的燃煤电厂得到了迅速发展，虽然带来了较大的经济效益，缓解了社会用电的紧张，但是也带来了严重的环境污染。本文对汞在燃煤电厂中的迁移规律进行了分析，对汞污染物的控制提出了相应的方案和措施。

　　前言

　　经济的快速发展带动了人们生活水平的提高，也带动了能源的大量消耗。由于受到技术条件和资金等的限制，我国目前电力资源的主要来源仍然是火力发电厂。但是由于煤在锅炉中燃烧后产生的烟气对于环境会产生极其严重的污染，对于其污染物的治理和控制，也成为电力环境保护面临的焦点问题。随着认识的提高和技术的发展，现行的控制技术已经基本解决了烟尘、硫氧化物和氮氧化物的排放问题，但是对于有害金属，尤其是汞的控制，仍需要进行相应的技术改进和创新。

　　1汞在燃煤电厂中的迁移规律

　　汞在煤炭资源中的含量极少，而且并不均匀，煤炭的种类和产地不同，汞的含量也有着很大的差别。汞在煤炭中的存在可以分为无机汞和有机汞，一般含量约为0.22，在褐煤中含量相对更少。要对汞在燃煤电厂中的迁移规律进行分析，才能为汞污染物的控制提供真实和准确地参考依据。

　　首先，要对汞在煤炭中的存在形态进行分析。汞在煤炭中的主要存在于相应的矿物质中，由于其自身的亲硫特性，因此主要分布在黄铁矿中。汞在煤中的存在形态可以分为可交换态、硫化物结合态、有机物结合态以及燃烧后的残渣态4种形态。

　　根据相应的数据和试验，汞的赋存形态主要是硫化物结合态和残渣态，其余两种形态出现的机率都极小。因此，从其化学亲硫性而言，汞在自然界中的主要存在形态是硫化物形态，只是在不同的煤种之中，不同形态的汞所含的比例也不尽相同。

　　其次，要对煤燃烧过程中汞的形态变化进行分析。电厂煤粉锅炉的燃烧过程中，炉膛中的温度可以高达1200～1500℃，而大部分汞的化合物虽然比较稳定，但是在温度高于800℃时，会处于热不稳定状态，煤中汞将受热挥发以汞蒸气的形态存在于烟气中。

　　烟气中汞的主要形式有3种，即气态零价汞、气态二价汞以及颗粒态汞。当温度高于800℃时，汞自身的化学稳定性会遭到破坏，化合物中的汞会转化为单质汞。在燃烧室的下游，烟气温度会有所降低，汞在烟气中，会与相应的物质发生一系列的化学反应，从而形成二价汞化合物。如果温度地域500℃，如果缺乏氯元素的存在，汞会以固体形式，依附在硫酸盐-硫酸汞凝结出的颗粒表面；如果存在氯元素，绝大部分汞会以氯化汞的形式存在。

　　最后，由于汞自身的形态变化，虽然其大部分都存在于燃煤烟气中，但是随着烟气的运动和煤炭的转移，也会出现一定程度的迁移现象，广泛存在于锅炉中的底灰、除尘器捕获的飞灰、烟囱残留灰以及湿式洗涤后所产生的污水中。因此，在对汞污染物进行管理和控制时，要全面分析汞的迁移规律和形态变化，使得管理工作可以达到事半功倍的效果。

　　2汞污染物的控制措施

　　2.1燃烧前脱汞

　　燃烧前对煤进行相应的脱汞处理，将污染消灭在未发之前，是一种新型的污染防治措施，其效果也是十分显著的。主要是立足煤粉中有机物与无机物的密度差异以及有机亲和性的不同，采取浮选法的物理清洗，去除原煤中存在的部分汞，从而减少进入燃烧过程的汞的含量。

　　由于汞与无机物存在亲密的依存关系，主要以硫化物结合态和残渣态存在，因此，常规的洗煤方法可以去除煤种约40%的汞含量，但是并不能从根本上解决汞的排放控制问题，因此，仍需要与其他方法相互结合。

　　2.2燃烧中脱汞

　　由于煤在燃烧过程中的大量放热，使得燃烧中对汞的控制十分困难，相关的研究很少，缺乏完善的方法和措施，可以以其他污染物的燃烧控制技术为参考，对汞的脱除进行分析。

　　例如，采用流化床燃烧方式，可以降低烟气中汞及其他微量重金属的含量，其原理主要是因为烟气在炉内停留的时间相对较长，使得细微颗粒吸附汞的机会增加，对于气态汞的沉降更有效率。而低氮燃烧技术同样有利于对汞的污染控制，其主要原理是由于其操作温度相对较低，从而导致烟气中氧化态汞的含量有所增加。

　　2.3燃烧后脱汞

　　这是对汞污染物进行控制和处理最为关键的步骤，也是最为主要的方式。随着科学技术的发展，新的除尘和烟气脱硫脱氮设备和技术不断得到应用，这也给烟气脱汞提供了巨大的发展空间。

　　首先，要对现有设备的脱汞性能进行优化和改进。现有电厂大气污染物控制设备的脱汞功能，主要集中在除尘控制单元和有害气体控制单元。

　　2.3.1除尘控制单元

　　随着技术的进步，现有的除尘设备可以达到99%的除尘率，而通过除尘，可以将烟气中颗粒态的汞进行脱除。但是，由于以颗粒形式存在的汞在煤燃烧中汞排放总量中所占的比例较小，且颗粒较小，除尘器的除汞能力相当有限。

　　可以通过相应的改造，对经过除尘器的烟气进行降温处理，使汞在烟气冷却过程中发生一定的物理和化学变化，增加汞的凝结率，从而提高除汞效率。布袋除尘器的应用在脱除元素汞和离子汞方面有很大的潜力，通常情况下，布袋除尘器是用来脱除高比电阻粉尘以及微细粉尘，可以同时除去微细颗粒上富集的大量汞化合物。

　　2.3.2有害气体控制单元

　　Hg2+具有亲水性，易溶于水，而烟气脱硫系统内部的温度相对较低，利于元素汞的氧化和二价汞的吸收，可以使Hg2+富集在飞灰颗粒表面，在湿式烟气脱硫系统中，可以使用石灰或石灰石作为吸收剂，除去85%以上甚至全部的Hg2+，但是却无法脱除烟气中的Hg0。根据相关的数据显示，干法脱硫系统的脱汞效率一般在35%～85%之间。同时，烟气脱硫系统的脱汞效率会随着烟气中汞的形态的变化而变化，对于烟气中氧化态汞含量较高的电厂，汞的排放比系统入口烟气中元素态汞含量较高的电厂要少。

　　其次，开发新的汞污染物控制技术。现有的电厂烟气污染控制设备虽然可以有效除去氧化态汞，但是对于元素汞却没有良好的效果，因此，对于新的汞污染物控制技术的开发，主要方向是对元素态汞的脱除。当前，发展最快、最有效的技术，就是添加吸收剂对气态的元素态汞进行吸收或吸附，以及对元素汞进行氧化。要加强对于吸收剂的研究工作，提高吸收效率，同时注重其经济性，兼顾质量和价格，做到质优价廉。

　　3结语

　　总而言之，汞污染物对于环境的污染和破坏是十分严重的，燃煤电厂的相关技术和管理人员，要对汞在生产过程中的迁移规律进行研究，采取科学合理的措施，对汞污染物的排放进行管理和控制。当前，较为可行且经济性较高的措施，是依托现有的污染物装置对汞进行脱除，必要时辅以吸附及氧化手段。

　　参考文献：

　　[1]赵毅，马双忱，华伟，庞庚林.电厂燃煤过程中汞的迁移转化及控制技术研究[J].环境污染治理技术与设备，2003（11）.

　　[2]彭卫华，冯加星.新形势下燃煤电厂汞排放问题探讨[J].广东化工，2012（6）.

　　[3]唐念，盘思伟.大型煤粉锅炉汞的排放特性和迁移规律研究[J].燃料化学学报，2013（4）.

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