摘要：介紹了燃煤汞排放的現狀、 汞排放引起的危害及現行控制標準。結合目前對汞排放控制的最新技術，提出了改善燃煤汞排放的建議。

　　關鍵詞：汞排放;燃煤煙氣;除汞技術

　　0 引 言

　　燃煤電廠中 Hg 等痕量元素雖然排放濃度并不高，但是由于痕量元素本身的累積效應以及高毒性，它們也成為污染物控制的主要對象。我國先后 4 次頒布實施有關燃煤電廠大氣污染物的排放標準，標準中均沒有設置汞的排放限值，在新的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223 -2011)中增加汞的排放指標。經研究美國、 歐盟和德國的火電廠排放標準，確定我國火電廠汞及其化合物排放濃度限值為 0. 03mg/m 3(自 2015 年 1 月 1 日起實施)。

　　隨著環保排放標準的日益嚴格，汞污染防治工作已被納入電力企業“十二五” 規劃，《重金屬污染綜合防治 “十二五” 規劃》 和《 “十二五” 重點區域大氣污染聯防聯控規劃》 都對燃煤電廠大氣汞排放控制工作做了安排。目前汞排放控制對策、 燃煤電廠汞形態分布、 排放機理及控制技術的研究被提上了議程。

　　1 汞排放的危害

　　隨著高效電除塵器、 煙氣脫硫、 煙氣脫硝、 高煙囪排放等污染控制技術的采用，煙塵、 SO 2 和NO x 的污染已得到有效的控制，燃煤電廠汞污染問題逐漸顯現。由于汞在 36℃就開始蒸發，溫度越高，蒸發越快。

　　汞蒸氣可以隨著大氣環流遷移到很遠的地方，隨著燃煤煙氣的排放，這些汞被擴散到空氣中，溶解于水中，由于汞比重大，往往沉積于河底。在甲基維生素 B12 存在下，經過厭氧細菌的作用，沉積于河底的汞離子形成了甲基汞和二甲基汞，甲基汞能積聚在水生生物中，參加食物鏈，使汞在魚體內富集濃縮，達到極高濃度，最高可達20 萬倍! 甲基汞進入人體后主要侵害神經系統，尤其是中樞神經系統。

　　數據表明，2010 年 1 ～11 月份用于發電的煤就達 10.05 億t。如按照國外燃煤中汞的平均含量 0.2 mg/kg 計算，燃煤中含汞量達 201 t。在美國，燃煤電廠已成為汞的最大排放源，每年要向大氣輸送 48 t 汞，占到全美國汞排放量的 40% 以上。

　　美國于 2003 年提出一項名為“清潔天空計劃” 的總統計劃，計劃到 2018 年，將汞排放減少69%。2005年3月美國環保署推出了《潔凈空氣汞法》(CAMR)，首次規定了該國火電廠的汞排放，這也是世界上第一個規定汞排放的法規。通過 《潔凈空氣汞法》 的實施，到2018 年初將火電廠的汞排放量的上限控制在 15t。

　　我國《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223—2011)對煙氣中SOx 、NOx 、粉塵、汞及其化合物等規定了排放標準。表1 顯示了我國現行的標準對污水、 大氣中汞及其化合物的最高允許排放濃度。表2 為生活飲用水、 地下水的總Hg 量標準。

　　由表1和表2可知，我國已經有一套關于汞及化合物的控制指標。

　　2 燃煤電廠汞污染控制技術

　　2.1現有污染控制設施對汞的協同控制效果

　　利用現有煙氣治理設備對汞進行脫除，可提高設備利用率，降低控制成本，實現對汞、 SO?、 NOx 等污染物的聯合控制，實現除塵脫硫脫硝脫汞一體化。目前，國內外電廠常用靜電除塵器(ESP)和布袋除塵器(FF)、 電袋復合式除塵器去除飛灰，利用濕式脫硫(WFGD)裝置脫除煙氣中的SO?，脫硝主要采用選擇性催化還原法(SCR)和選擇性非催化還原法(SNCR)。下面對現有污染控制設施的脫汞效果進行分析：

　　(1)除塵設備。

　　電除塵器和布袋除塵器在降低顆粒物排放的同時，能在一定程度上減少汞的污染能夠有效脫除 Hg P，但對 Hg 0 和 Hg 2 + 的脫除率相對較低。基于電除塵器和布袋除塵器的吸附劑噴入技術可采取吸附劑噴入的方法提高燃煤煙氣中汞的脫除效率。例如將活性炭噴入煙氣中，是一種最簡單自然的控制燃煤煙氣汞污染的技術，但此技術投資費用較大、 運行成本較高，電廠一般難以承受，因此很多研究圍繞價格較為低廉的吸附劑展開。根據煤種的變化，基于布袋除塵器的吸附噴入技術可去除80% ～90%的汞，基于電除塵器的吸附劑噴入技術可去除 50% ～ 90% 的汞。為了綜合電除塵器和袋式除塵器的優點，近年來出現了電袋復合式除塵器，其工作原理為：前級電場預收煙氣中80% ～90% 以上的顆粒物量，后級袋式除塵裝置攔截收集煙氣中剩余更細小的顆粒物，其除塵效率高，對汞的去除率也綜合了電除塵器和布袋除塵器的特點。

　　(2)脫硫裝置(WFGD)。

　　煙氣中的 Hg 2 + 化合物易溶于水，WFGD 可去除煙氣中約 90% 的 Hg2+，但對不溶于水的 Hg 0 捕捉效果不顯著。在濕法洗滌脫硫過程中，使用 H 2 S 和加入少量 EDTA 試劑，并控制各運行參數，可明顯增加 WFGD 系統的汞捕捉率。在煙氣進入脫硫塔前，加入碳基類等催化劑，以促使 Hg 0 氧化形成 Hg 2+ 化合物，也能提高汞脫除率。另外，利用 WFGD 加強汞脫除，對脫硫塔運行幾乎無影響。

　　(3)脫硝設施。

　　選擇性催化還原(SCR)是常用的脫硝工藝。SCR 脫硝工藝可去除煙氣中 70% ～90% 的 NO x，但不能直接抑制煙氣中汞的排放量，而是將 NO x 還原為氮氣的同時有效促進 Hg 0氧化成 Hg2+，從而有利于下游的煙氣 WFGD 對汞的吸收。

　　2.2展望我國燃煤電廠的汞控制技術

　　2010 年 -2011 年國電環保院對部分典型電廠(不同煤種不同發電機組)的現有污染物控制設施對汞的協同控制效果的測試數據見表 2。

　　2011 年 -2015 年，以現有非汞污染物控制設施(包括脫硝、 除塵、 脫硫設施)對汞的協同控制為主;2016 年 -2020 年，以燃燒前和燃燒中控制汞的生成量和現有非汞污染物控制設施對汞的協同控制為主;2021 年 -2030 年，以基于現有非汞污染物控制設施的脫汞技術和專用脫汞技術為主。

　　3 總 結

　　目前，很多脫汞技術都仍處于實驗室階段，在燃煤電廠中還沒有找到一種成熟、可應用的脫汞技術。最接近應用的是美國已用于垃圾焚燒煙氣脫汞的活性炭吸附法，但該技術費用過高，且由于垃圾焚燒煙氣與燃煤電廠煙氣中各物質含量差別較大，該技術目前仍不適用于燃煤電廠中。隨著我國對燃煤鍋爐汞及其化合物排放限值的要求越來越嚴格(GB13223 中對新建燃煤電廠汞及其化合物的排放限值為 0.03 mg/m³)，對于如何開發出一種適用于燃煤電廠的成本低、效率高的脫汞技術，我們仍然任重而道遠。

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