飞灰脱汞
聚苯硫醚(PPS)掺炭纤维协同飞灰脱除气态汞的实验
第31卷第5期2011年5月环境科学学报Acta Scientiae CircumstantiaeVol．31，No．5May ，2011基金项目：国家高技术研究发展计划项目（No．2008AA05Z305）Supported by the National High Technology Research and Development Program of China （No．2008AA05Z305）作者简介：陈博（1985—），男，E-mail ：chenbo19870202@126．com ；*通讯作者（责任作者），E-mail ：diaoyongfa@dhu．edu．cn Biography ：CHEN Bo （1985—），male ，E-mail ：chenbo19870202@126．com ；*Corresponding author ，E-mail ：diaoyongfa@dhu．edu．cn陈博，刁永发，苏博，等．2011．聚苯硫醚（PPS ）掺炭纤维协同飞灰脱除气态汞的实验研究［J ］．环境科学学报，31（5）：1056-1063Chen B ，Diao Y F ，Su B ，et al ．2011．Removal of mercury vapor by fly ash and C-doped polyphenylene sulfide （PPS ）fiber ［J ］．Acta Scientiae Circumstantiae ，31（5）：1056-1063聚苯硫醚（PPS ）掺炭纤维协同飞灰脱除气态汞的实验研究陈博，刁永发*，苏博，王欢东华大学环境科学与工程学院，上海201620收稿日期：2010-07-26修回日期：2010-08-13录用日期：2010-08-30摘要：利用汞蒸气发生器产生的单质汞和烟气中的一些主要气体成分模拟烟气条件，在固定床实验系统上分别进行了燃煤飞灰、聚苯硫醚（PPS ）掺炭纤维及燃煤飞灰和PPS 掺炭纤维联合对燃煤烟气中Hg 0的脱除实验研究．结果表明：燃煤飞灰和PPS 掺炭纤维对Hg 0的吸附是物理吸附和化学吸附的共同结果，它们各自的脱汞效率分别可达27%和65%左右；PPS 掺炭纤维和飞灰的联合脱汞效率并不是二者单独脱汞效率的代数叠加，它分别受到吸附反应温度、入口汞浓度和烟气停留时间等因素的影响；吸附反应温度越高，燃煤飞灰和PPS 掺炭纤维对Hg 0的联合脱除效率越低；入口汞浓度的增加并不一定会提高脱除效率；烟气停留时间越大，越有利于Hg 0的脱除．关键词：PPS 掺炭纤维；飞灰；Hg 0；联合脱除文章编号：0253-2468（2011）05-1056-08中图分类号：X701文献标识码：ARemoval of mercury vapor by fly ash and C-doped polyphenylene sulfide （PPS ）fiberCHEN Bo ，DIAO Yongfa *，SU Bo ，WANG HuanSchool of Environmental Science ＆Technology ，Donghua University ，Shanghai 201620Received 26July 2010；received in revised form 13August 2010；accepted 30August 2010Abstract ：Simulated flue gas which contained elemental mercury was generated by a mercury vapor generator．Our experiments concentrated on removal of Hg 0from the flue gas in a laboratory-scale packed bed reactor system．The materials used were fly ash ，C-doped PPS fibers and a combination of the two substances．The mercury removal efficiency was 27%by fly ash and 65%by C-doped PPS fibers．The mercury adsorption efficiency of the C-doped PPS fiber mixed with fly ash was not simply the sum of the two components together．The results indicate that the Hg 0adsorption occurs by a synergy of physical adsorption and chemical adsorption．Hg removal is a function of the reaction temperature ，concentration ，and flue gas flow rate and other factors．The higher the adsorption temperature ，the lower the Hg 0removal efficiency for fly ash mixed with C-doped PPS fiber．A higher concentration of mercury at the inlet will not necessarily improve the removal efficiency ，but a longer gas residence time is an important factor to increase Hg 0removal．Keywords ：C-doped PPS fiber ；fly ash ；Hg 0；combined removal1引言（Introduction ）汞作为煤中的一种痕量元素，在煤的燃烧过程中会发生迁移．研究表明，约有86%的汞分布在燃煤烟气中（郭欣等，2004），其中大部分会随尾部烟气排入大气，成为大气汞的重要来源（徐明厚等，2001；Pavlish et al ．，2003）．燃煤电站烟气中汞的主要存在形式包括（Leej et al ．，2006）：气态元素单质汞（Hg 0）、气态二价离子汞（Hg 2+）和固态颗粒附着汞（Hg P）．由于二价汞的化合物具有很强的水溶性，颗粒态汞可以被除尘器捕集，所以相对较容易被除去；而单质汞由于不溶于水，且挥发性极强，容易在大气中实现长距离的大气运输，因而成为汞赋存方式中相对难以控制和脱除的部分．因此，目前对汞的污染控制技术研究主要集中在如何控制单质汞方面（Pavlish et al ．，2003）．5期陈博等：聚苯硫醚（PPS）掺炭纤维协同飞灰脱除气态汞的实验研究用于燃煤电站汞脱除的方法较多，其中，最有成效的就是在尾部烟气中喷入吸附剂的方法，但目前还没有一种成熟的技术能实现广泛的商业应用（Robert，2003）．因此，燃煤烟气中汞吸附剂的研究已成为一个热点课题．国内外许多学者采用不同类型汞吸附剂（如活性炭类吸附剂、飞灰类吸附剂、钙基吸附剂、贵金属类吸附剂、生物质类吸附剂和矿石类吸附剂等）对Hg0的脱除做了大量研究（周劲松等，2006；Yang et al．，2007；Olson et al．，刘松涛等，2008），并取得了一系列成果．在诸多汞吸附剂中，粉末状活性炭已经被用于燃煤电站汞的脱除，但粉末状活性炭存在成本较高、经济性较差的问题．研究发现，燃煤飞灰是一种可以吸附烟气中部分气态汞的廉价吸附剂（Rubel et al．，2005；Chen et al．，2008；Wang et al．，2006；黄治军等，2008），并日益受到人们的重视，但飞灰对汞的吸附机理尚未得到深入研究．再则，国内燃煤电站目前大都采用静电除尘器，随着新的大气污染物排放标准的执行，静电除尘器已不能适应新的除尘要求（祝平，2005），被布袋除尘器和静电布袋除尘器取代已成为一种趋势，而目前有关廉价吸附剂在布袋除尘器内部空间及滤袋表面对Hg0的吸附研究（Fabrizio，2004）还相对较少．因此，为了弄清飞灰和滤袋在吸附气态汞方面的实际效果，本文以燃煤飞灰和聚苯硫醚（PPS）掺炭纤维为研究对象，在固定床实验系统上分别进行燃煤飞灰、PPS掺炭纤维及燃煤飞灰和PPS掺炭纤维联合对燃煤烟气中Hg0的脱除实验研究，并分别对燃煤飞灰进行微观形貌表征和物性参数测试．同时，就汞入口浓度、吸附反应温度、烟气停留时间等因素对Hg0脱除性能的影响进行分析和讨论，以期为干法联合脱除可吸入颗粒物和重金属汞，以及利用燃煤飞灰和PPS掺炭纤维滤料联合脱除Hg0的研究提供参考．2实验部分（Experimental）2．1样品的采集本实验选用上海某电厂1#机组电除尘器灰斗中的燃煤飞灰，其电厂燃煤参数如表1所示．飞灰取样与烟气采样同步进行，取样点的布置见图1，其中，ESP、EF分别为静电除尘器、布袋除尘器、FGD 为烟气脱硫装置．实验选用的PPS掺炭纤维是通过将PPS纤维和粘胶基活性炭纤维（1000m2·g－1）按1ʒ1比例（质量比）开松混合均匀后，剪碎放入盛有蒸馏水的烧杯中，并用玻璃棒不断搅拌，浸泡1h后拿出，再在110ħ的烘箱中经48h烘干而制成，具体性质见表2．表1上海某电厂燃煤成分分析Table1Parameters of certain coal-fired power plants in Shanghai煤种水分灰分挥发分高位热值/（kJ·kg－1）硫分开元、场地7．5%28．84%24．55%20120．90．58%大混、场地7．9%29．08%23．64%20342．60．53%川煤、场地7．5%29．01%24．31%2．112．50．56%注：水分、硫分以收到基计；灰分、挥发分以干燥基计．图1电厂飞灰采样示意图Fig．1Schematic diagram of fly ash samples obtained from the power plant表2PPS掺炭纤维特性参数Table2The parameters of the C-doped PPS fiber 试验材料比表面积/（m2·g－1）孔容积/（cm3·g－1）孔径/nmPPS掺炭纤维519．620．613．46 2．2样品的测量飞灰样品的汞含量和粒径测试在Lumex RA-915M全自动测汞仪和LS13320激光粒度分析仪上进行．样品的孔隙结构的测定在JW-K型N2吸附比表面及孔径分布测定仪上进行，在液氮气氛下对样品进行吸附测量，相对压力在0．05 0．995之间，测得的数据采用后处理软件进行处理，由多点BET方法计算样品的比表面积，由BJH模型（Kowalczyk et al．，2003）计算孔的比表面积、孔径和孔容积，结果见表3．同时，采用JSM-5600LV型扫描电镜（SEM）对飞灰样品的微观形貌特征进行观察和分析．7501环境科学学报31卷表3飞灰的特性参数Table 3The parameters of the fly ash飞灰样品汞含量/（mg ·g －1）含炭量中位径D 0．5/μm 比表面积/（m 2·g －1）孔比表面积/（m 2·g －1）上海某电厂飞灰0．18532．62%89．652．431．49从图2可以看出，上海某电厂的燃煤飞灰（电镜5000倍）是由大小不一的球状颗粒组成，粒径分布（0 400μm ）较宽，平均粒径为89．56μm ，大颗粒所占体积比例较大；颗粒均具有较好的球形度，表面较光滑，没有丰富的微孔结构；大的飞灰颗粒表面富集有小的飞灰颗粒，堆积现象不明显．飞灰样品的比表面积达2．43m 2·g －1，汞含量为0．1853μg ·g －1（表3）．一般认为，飞灰炭含量对汞吸附是有影响的，且在一定的范围内呈二者正相关关系（江贻满等，2007）．同时，飞灰比表面积越大，越容易与烟气中的汞发生接触，有利于汞附着在其表面，使汞含量升高．通过物理混合而制成的PPS 掺炭纤维的比表面积有所降低（相对于纯活性炭纤维），孔径增大．图2上海某电厂燃煤飞灰扫描电镜图（a ）和粒径分析图（b ）Fig．2SEM （a ）and particle size distribution graph （b ）of coal fly ash from a certain power plant in Shanghai2．3实验装置固定床实验系统原理如图3所示．模拟烟气由装有N 2、SO 2、HCl 、NO 和NO 2等的钢瓶配制，各自的流量均由质量流量控制器进行控制，其体积组分按实际烟气组分配制．高纯N 2分为两路，一路为平衡气体，另一路为汞蒸气的载气．固定床反应器采用100目不锈钢丝网固定在不锈钢管壁上，在不锈钢丝网上铺有玻璃纤维滤纸和吸附剂，在固定床反应器的进出口处分别连接包裹有电加热带的采样管S1和S2，烟气经采样管流经冷却装置和盛有10%图3固定床实验系统原理图Fig．3Schematic diagram of the laboratory-scale fixed bed reaction system85015期陈博等：聚苯硫醚（PPS）掺炭纤维协同飞灰脱除气态汞的实验研究Na2CO3的洗气瓶，再经德国Mercury Instruments公司生产的VM3000烟气汞测定仪进行在线检测烟气中汞的浓度．尾气处理部分采用装有活性炭过滤芯的吸附箱，主要用来进行二次汞吸附，防止在实验中未被吸附的汞直接排入大气．2．4实验方法通过计算某时刻的吸附效率和吸附量来表征吸附剂吸附汞的能力，实验所得曲线可以用穿透曲线表示，再通过换算可得到吸附曲线．穿透曲线的计算（高洪亮等，2007）：测定固定床出口处的汞浓度C，其与进口处汞初始浓度C0之间的比值就是穿透曲线的纵坐标值，即穿透率Ψ，计算公式如下：Ψ=CCˑ100%（1）则某时刻的汞吸附效率为：η=1－Ψ（2）穿透曲线代表了在吸附层内进行吸附的组分浓度的变化，穿透曲线的变化趋势主要取决于吸附剂类型、气体性质及组成．在出口的气流中出现了被吸附组分，称为穿透，从开始到穿透所经历的时间，称为穿透时间．从吸附开始到t时刻为止，单位质量吸附剂吸附的汞总量q（μg·g－1）可表达为（杨宏旻等，2006）：q=∫t01－C C0Q d tˑC0()/m（3）式中，Q为单位时间内流经吸附剂层的气体流量（m3·min－1）；t为气体流经吸附剂层的时间（min）；m为吸附剂的质量（g）．3结果（Results）3．1飞灰对Hg0的脱除性能由于燃煤烟气中汞（包括气态元素汞和氧化态汞）的浓度约为1 35μg·m－3（Serre et al．，2000），故本实验中保持入口汞浓度C0=33μg·m－3，称取2．0g（孟素丽等，2009）上海某电厂飞灰样品，在烟气流量为3L·min－1，烟气温度保持120ħ条件下，研究其对模拟烟气中Hg0的脱除效果．数据处理时，将3次实验所测数据进行误差分析处理（误差＜3%），处理后的结果见图4．从图4a可以明显看出，上海某电厂飞灰对模拟烟气中Hg0脱除效率较低，只达到27%左右．在实验开始30min后，上海某电厂飞灰对Hg0的脱除效率骤降，到60min时降为10%左右．这是因为燃煤飞灰对Hg0的吸附主要体现为飞灰中残炭对Hg0的吸附，残炭对Hg0的吸附曲线类似为第Ⅱ类（S型）等温吸附曲线（王立刚等，2004），这与图4b所得结论相同．上海某电厂飞灰样品中含炭量为2．62%，而飞灰中含炭量是影响其对Hg0的吸附效果的主要因素之一，含炭量越高，其吸附效果越好．再则，上海某电厂飞灰的粒径较大，比表面积较小，与Hg0的有效接触面积小，不利于对Hg0的吸附脱除，飞灰表面的汞吸附活性位得不到最大程度的利用，因而脱除效率较低．处理一段时间后，由于飞灰中的残炭对Hg0的吸附趋近饱和，飞灰的对汞的脱除效率表现出下降的趋势，直至被穿透．图4上海某电厂飞灰对Hg0的脱除效率和吸附量曲线Fig．4Removal rate of Hg0and the adsorption by fly ash from a power plant in Shanghai3．2PPS掺炭纤维对Hg0的脱除性能采用1．0g PPS掺炭纤维，在模拟烟气流量为3 L·min－1，烟气温度保持120ħ，入口汞浓度C=33μg·m－3的条件下，经过3次实验，将所测数据进行误差分析（误差＜3%），处理后的结果如图5所示．从图5中可以看出，由PPS纤维和活性炭纤维混合制成的PPS掺炭纤维对模拟烟气中Hg0的脱除效率较高，在反应的初始阶段，脱汞效率高达65%，随着吸附的进行，脱汞效率逐渐降低．这是由于PPS掺炭纤维是由活性炭纤维和PPS纤维通过物理混合9501环境科学学报31卷而制得，活性炭纤维在此过程中，其物理性质并未受到影响，它表面对Hg 0的吸附活性位、含氧官能团以及孔结构都未受到损坏，因此，对Hg 0有着极强的吸附能力，这与曾汉才等（2006）在一维煤粉燃烧试验台上进行的活性炭纤维脱除燃煤烟气中汞的实验结果一致．同时，王立刚等（2004）采用活性炭粉脱除燃煤烟气中气态汞时发现，活性炭粉对Hg 0的吸附曲线类似为第Ⅲ类等温吸附曲线，本文图5b 也得到类似的结果．活性炭纤维与传统的粒状或粉末状活性炭相比，活性炭纤维含炭量高，外比表面积大，孔径分布窄，吸附容量大，约是传统的粒状或粉末状活性炭的1．5 10．0倍（刘占莲等，2003），故在脱汞过程有着比活性炭粉末更加良好的效果．图5PPS 掺炭纤维对Hg 0的脱除效率和吸附量曲线Fig．5Removal rate of Hg 0and adsorption by C-doped PPS fibers3．3对Hg 0的联合脱除为了深入了解PPS 掺炭纤维协同燃煤飞灰对模拟烟气中Hg 0的联合脱除性能，在固定床实验系统上，以上述实验为基础，选定了不同的实验条件，分别从吸附反应温度、入口汞浓度及烟气流速3个方面研究了不同因素对Hg 0的联合脱除效果的影响．3．3．1吸附反应温度的影响实验选用2．0g 上海某电厂飞灰和1．0g PPS 掺炭纤维，保持烟气流量稳定在3L ·min －1，入口汞浓度C 0=33μg ·m －3，改变吸附反应温度，分别在80、120和160ħ的条件下研究了PPS 掺炭纤维协同燃煤飞灰对Hg 0的联合脱除效果，结果如图6所示．从图6可以看出，PPS 掺炭纤维和上海某电厂燃煤飞灰对模拟烟气中Hg 0的联合脱除效率随吸附反应温度的升高而降低．在反应的初始阶段，当温度由80ħ升高到120ħ时，对Hg 0的联合脱除效率由77．6%下降到70．2%；当温度上升至160ħ时，脱除效率骤降至58．87%．在0 40min 内，随着吸附反应温度的上升，脱除效率都有明显的下降；随着时间的推移，对Hg 0的脱除效率逐渐趋于一致，直到被完全穿透．图6不同吸附反应温度对Hg 0的联合脱除效率曲线Fig．6The combined removal rate of Hg 0at different reaction temperatures温度是区分物理吸附和化学吸附的关键，它可以改变吸附力的性质．低温时化学吸附的速率很低，具有足够能量的分子数目较少，因此，低温时飞灰对汞的吸附主要是物理吸附（Nortang et al ．，1986）．在低温阶段温度上升时，因范德华力而吸附的气体分子会发生解吸，物理吸附能力减弱，从而引起飞灰和活性炭纤维对汞脱除效率的降低（任建莉2003）．同时，飞灰（Maroto-valer et al ．，2005）和活性炭纤维（曾汉才等，2006）表面的H 2O 分子和含氧官能团对汞的吸附有促进作用，随着温度的升高，飞灰和活性炭纤维表面的H 2O 分子因蒸发而减少，阻碍了二次活化中心的形成（Li et al ．，2002），不利于汞的吸附脱除．这个结果也验证了赵毅等（2008）在固定床实验台上进行的改性粉煤灰吸附单质汞的实验结果．3．3．2入口汞浓度的影响实验选用2．0g 上海某电厂飞灰和1．0g PPS 掺炭纤维，保持模拟烟气6015期陈博等：聚苯硫醚（PPS ）掺炭纤维协同飞灰脱除气态汞的实验研究温度120ħ恒定，流量3L ·min －1稳定，分别在入口汞浓度为12、21、33和54μg ·m －3的条件下研究了PPS 掺炭纤维和燃煤飞灰对模拟烟气中Hg 0的联合脱除效果，结果如图7所示．从图7可以看出，随着入口汞浓度的增加，PPS 掺炭纤维和上海某电厂飞灰对Hg 0的联合脱除效率并没有规律性的变化，即随着入口汞浓度的增加，联合脱除效率并不一定增加．在初始时刻，脱除效率均为各自浓度下的最大值，入口汞浓度为21μg·m －3时的脱除效率大于入口汞浓度为33μg ·m －3所对应的脱除效率，但小于入口汞浓度分别为12μg·m －3和54μg ·m －3所对应的脱除效率．在反应进行的过程中，不同入口汞浓度条件下，对Hg 0的联合脱除效率值呈相互交替下降趋势．这是因为在吸附Hg 0时，飞灰和活性炭纤维表面的吸附活性位、孔结构及有效比表面积起着至关重要的作用．入口汞浓度越大，吸附所需的活性位及空位也就越多，导致飞灰和活性炭纤维中相对的活性位和吸附空间减少，引起脱除效率降低；但汞浓度的增大在一定程度上能提高吸附过程中的推动力，促进了吸附的进行，有利于提高脱除效率．图7不同入口汞浓度对Hg 0的联合脱除效率曲线Fig．7Combined removal rate of Hg 0at different inlet mercury concentrations3．3．3烟气停留时间的影响实验选用2．0g 上海某电厂飞灰和1．0g PPS 掺炭纤维，保持模拟烟气温度120ħ恒定，入口汞浓度稳定为33μg ·m －3，分别在烟气停留时间为0．7519、0．2512和0．1504s 的条件下研究了PPS 掺炭纤维和飞灰对Hg 0的联合脱除效果，结果如图8所示．从图8可以看出，随着烟气停留时间的减小，PPS 掺炭纤维和上海某电厂飞灰对Hg 0的联合脱除效率逐渐降低．在反应的初始时刻，当烟气停留时间为0．7519s 时，联合脱除效率为79．65%，而模拟烟气停留时间减小至0．2512s 时，联合脱除效率下降到70．21%，而当模拟烟气停留时间为0．1504s 时，脱除效率降至63．14%．随着时间的推移，联合脱除效率呈平行下降趋势，直至被穿透．这是因为模拟烟气停留时间的减小，使得PPS 掺炭纤维和飞灰与Hg 0的接触时间减小，吸附时间缩短，脱除效率下降．再则，烟气停留时间减小的同时，烟气所携带的Hg 0量增多，不利于吸附的进行，使脱除效率下降．图8不同烟气停留时间对Hg 0的脱除效率曲线Fig．8Combined removal curve of Hg 0for different residence times综上所述，在相同的实验条件下（烟气温度120ħ，停留时间为0．2512s ，入口汞浓度为33μg ·m －3），上海某电厂燃煤飞灰和PPS 掺炭纤维对模拟烟气中的气态汞有一定的脱除作用，脱除效率分别达27%和65%左右，这与它们各自的性质有关，而上海某电厂燃煤飞灰和PPS 掺炭纤维的联合脱汞效率则可达到70%以上．这是由于飞灰和PPS掺炭纤维对Hg 0的吸附是物理吸附和化学吸附的共同作用结果，脱汞效率并不是各自脱除效率简单的代数叠加，受到吸附反应温度、入口汞浓度和烟气流速等因素的影响．4结论（Conclusions ）1）上海某电厂的燃煤飞灰是由大小不一的球状颗粒组成，球形度较好，大颗粒灰的比重大．飞灰比表面积较小，含炭量较低，对Hg 0的脱除效率低，只达到27%左右．由PPS 纤维和活性炭纤维（质量比1ʒ1）通过物理混合制得的PPS 掺炭纤维对Hg 0有很好的吸附效果，脱除效率达到65%．低温条件下，上海某电厂飞灰和PPS 掺炭纤维对Hg 0的吸附均为物理吸附，吸附曲线分别类似于第Ⅱ和Ⅲ类等温吸1601环境科学学报31卷附曲线．2）本实验条件下，PPS掺炭纤维和燃煤飞灰对模拟烟气中Hg0的联合脱除效率受到吸附反应温度、入口汞浓度和烟气停留时间等因素的影响：在80 160ħ范围内，PPS掺炭纤维和燃煤飞灰对Hg0的联合脱除效率随吸附反应温度的升高而降低；当反应温度为80ħ时，在反应的初始阶段，其脱除效率达到75%以上，随着温度的下降，脱除效率下降至58．87%（160ħ）．入口汞浓度的增加使得PPS 掺炭纤维和燃煤飞灰对Hg0的联合脱除效率发生了改变，但不一定促进联合脱除效率的提高；当入口汞浓度分别为12、21、33和54μg·m－3时，对应的脱汞效率在76% 35%的范围内交替变化，没有一定的规律．随着烟气停留时间的减小，PPS掺炭纤维和燃煤飞灰与Hg0的接触时间降低，联合脱汞效率下降；当烟气停留时间为0．7519s时，联合脱汞效率达79.65%，而烟气停留时间为0．1504s时，联合脱汞效率降为63．14%．责任作者简介：刁永发（1968—），男，工学博士，副教授，主要从事清洁能源及高效利用技术研究．E-mail：diaoyongfa@ dhu．edu．cn．参考文献（References）：Chen L，Duan Y F，Zhuo Y Q，et al．2008．Mercury transformation across particulate control devices in six power plants of China：The CO2 effect of chlorine and ash composition［J］．Fuel，86（4）：603-610高洪亮，周劲松，骆仲泱，等．2007．改性活性炭对模拟燃煤烟气中汞吸附的实验研究［J］．中国电机工程学报，27（8）：26-30Gao H L，Zhou J S，Luo Z Y，et al．2007．Experimental study on Hg vapor adsorption of modified activated carbons in simulated flue gas［J］．Proceedings of the CSEE，27（8）：26-30（in 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Conservation，（3）：10-11（in Chinese）3601。
烟气及飞灰组分对溴改性飞灰脱汞特性的影响
2018年第37卷第4期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·1599·化 工 进展烟气及飞灰组分对溴改性飞灰脱汞特性的影响柳帅，段钰锋，陈明明，赵士林，郑逸武，刘猛（东南大学能源与环境学院，能源热转换及其过程测控教育部重点实验室，江苏 南京 210096）摘要：燃煤飞灰中的未燃碳（unburned carbon ，UBC ）和金属氧化物因对汞有一定的吸附和氧化作用而被认为是燃煤电厂廉价的潜在脱汞吸附剂，但效率有待提高。
文章选取两种UBC 含量不同的飞灰，采用质量分数1%的NH 4Br 溶液对其浸渍改性，利用固定床汞吸附实验台探究了烟气组分（O 2、SO 2和NO ）以及飞灰中无机金属氧化物对汞吸附和氧化的影响，以期获得高效脱汞吸附剂吸附机理。
结果表明，O 2对于溴素改性飞灰氧化汞有较小的促进效果，SO 2具有一定的抑制作用，NO 促进Hg 0的氧化效果明显；溴素改性飞灰中的Fe 2O 3和TiO 2对Hg 0的氧化起着主要作用，原因在于溴素改性增加了金属氧化物Fe 2O 3和TiO 2中的晶格氧含量，促进了Hg 0的催化氧化，主要遵循Mars-Maessen 机理。
另外，UBC 含量对飞灰脱除Hg 0的影响很大，溴素嵌入飞灰表面的UBC 时，会使其邻域的活性加强，从而增强碳质表面对Hg 0的吸附能力，促进了后续反应的进行。
关键词：浸取；吸附剂；汞；固定床；金属氧化物中图分类号：X511 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）04–1599–09 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1357Effect of flue gas and fly ash components on mercury removal bybromine modified fly ashLIU Shuai ，DUAN Yufeng ，CHEN Mingming ，ZHAO Shilin ，ZHENG Yiwu ，LIU Meng（Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education ，School of Energy andEnvironment ，Southeast University ，Nanjing 210096，Jiangsu ，China ）Abstract ：Unburned carbon （UBC ）and metal oxides have a certain adsorption and oxidation abilities of mercury. Fly ash has been considered as a cheap and potential mercury removal adsorbent in coal-fired power plant ，but the efficiency is to be improved. In this paper ，two kinds of fly ash with different contents of UBC were chosen and modified by 1%NH 4Br solution. Effect of flue gas components （O 2，SO 2 and NO ）and metal oxides on mercury removal by the modified fly ash was investigated in fixed-bed reactor ，in order to obtain high efficiency mercury removal adsorbent and adsorption mechanism. The results showed that O 2 has a little positive effect on the mercury oxidation. SO 2 has a certain inhibitory effect. NO promotes the oxidation of Hg 0 obviously. Fe 2O 3 and TiO 2 in bromine modified fly ash played a major role in the oxidation of Hg 0. The reason was that bromine modification increases the lattice oxygen content of Fe 2O 3 and TiO 2 which promotes the catalytic oxidation of Hg 0，and mainly follows the Mars-Maessen mechanism. UBC content of fly ash has agreat impact on the removal of Hg 0. When the bromide was embedded in the UBC of the fly ash surface ，the activity of the neighborhood was enhanced. As a result ，the adsorption capacity of the（YBJJ1706）项目。
改性燃煤飞灰吸附氧化脱汞机理研究进展
2017年第36卷第11期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·4257·化 工 进展改性燃煤飞灰吸附氧化脱汞机理研究进展顾永正，王树民（神华集团有限责任公司，北京 100011）摘要：元素汞是燃煤电站汞污染防治工作的难点，研究开发高效价廉的汞吸附剂已被作为科技攻关重点方向。
燃煤飞灰经卤化物改性后脱汞潜力强、成本低，但必须研究掌握其吸附氧化Hg 0的作用机制。
本文系统综述了飞灰作为脱汞材料在国内外燃煤烟气汞污染控制方面的研究进展。
论述了物化特性、烟气组分、卤素等因素对飞灰脱汞性能的影响，指出未燃尽炭和无机矿物组分表面活性位上的非均相反应是Hg 0氧化脱除的关键。
分析了残炭和磁珠作为载体材料的优缺点，并讨论了不同改性剂和改性方法对飞灰直接改性的影响。
总结了HBr 改性飞灰对Hg 0的吸附氧化机理，并提出利用量子化学理论与宏观实验研究相结合的方式探索Hg 0在飞灰表面上的成键特征及反应动力学特性应作为今后的研究方向。
关键词：汞污染；吸附剂；燃煤飞灰；氧化；表面活性；卤化改性中图分类号：X511；X705 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）11–4257–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016-2410Research progress of mercury adsorption and oxidation mechanism onmodified coal-fired fly ashGU Yongzheng ，WANG Shumin（Shenhua Group Corporation Limited ，Beijing 100011，China ）Abstract: It is difficult to control the mercury pollution in coal-fired power plant, especially for elemental mercury. Thus, the development of mercury sorbent with high efficiency and low cost has been scientific and technological focus. Coal-fired fly ash modified with halide has low price and strong potential for mercury removal. However ，the adsorption and oxidation mechanism of Hg 0 on modified fly ash is unclear and still needs further study. This review systematically summarized the current state of knowledge associated with fly ash used as mercury sorbent on controlling flue gas mercury pollution. Then ，the mercury removal behaviors on various factors were discussed, including physicochemical characteristics, flue gas components and halogen. The heterogeneous reaction on the surface active sitesof unburned carbon and inorganic components was the key point of Hg 0 oxidative removal. Furthermore ，the merits and faults of unburned carbon and magnetosphere acted as carrier were analyzed. In addition ， the influences of modifying agent and preparation method on direct modification of fly ash and the adsorption mechanisms on HBr-modified fly ash were discussed. Finally ，future research directions were proposed ，involving exploring the characteristics for Hg 0 binding on the organic and inorganic portion of fly ash ，and studying the reaction dynamic behaviors of Hg 0 on the surface of multi-components through combination of quantum chemistry theory and macroscopic experimental investigation.Key words ：mercury pollution ；sorbents ；coal-fired fly ash ；oxidation ；surface reactivity ；halogenated modification为燃煤电站烟气污染物控制技术及应用。
飞灰吸附汞的研究进展
高Ｌ ＯＩ 的飞 灰 是 最有 效 的 飞 灰 基 汞 吸附 剂 ，
的氧 化 吸 附 与 飞 灰 的 比表 面 积 、 孔径分布、
的 炭 对 汞的 氧 化 吸 附机 理 不 同 ， 烧 失 率 碘 浸 渍 方 式 并 没有 明显 的 关 系 ， 而与Ｉ 改性 【 ２ 】Ｄａ ｖ ｉ ｄ Ｊ ． Ｈ． ， Ｋｕ ｒ ｔ Ｅ． Ｅ． Ｍｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｙ ｃ ａ ｐ — 浓度 有 很 大 的 关 系 ， 汞浓 度越 大 ， 其 吸 附 容
ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｎ ｃ ｏ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｌ ｙ ａ ｓ ｈ［ Ｊ 】 ．
量越 大 ； 在８ ０ ～１ ４ ０ ℃范围内 ， 温 度 的 升 高
Ｆ ｕ ｅ ｌ ， １ ９ ９ ８ ， ７ ８ （ １ ２ ） ： ２ ４ ３ － ２ ４ ８ ． 响 及测 量技 术 研 究［ Ｄ 】 ． 杭州 ： 浙 江大 学 ，
中 图分 类号 ： Ｘ ７ ０ １
文 献标 识码 ： Ａ
文 章编 号 ： １ ６ ７ ２ — ３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ （ ｂ ） 一 ０ ０ ８ １ 一 Ｏ ｌ
ｔ ｏ ｎ 等对 Ｐ Ｃ 炉和Ｃ Ｆ Ｂ 炉 飞灰 中汞 形 态进 粉 煤灰作 为燃煤 电厂 的副产物 ， 廉 价 吸 附 效 果 也 随 之 而 降 低 。 单 纯 使 用 飞 灰 远 Ａｎ 对 飞 灰 进 行 了 研 究 ， 他 认 为 ＰＣ炉 飞 灰 中 汞 主 要 是 易得 。 越 来 越 多 的 人 研 究 其 作 为 吸 附 剂 对 不 能 满 足 目前 所 需 的 脱 汞 要 求 ， 汞的 吸附性能 。 许 多 学 者 对 飞 灰 脱 汞 的 机 行 类 似 对 活 性 炭 的 改 性 来 提 高 飞 灰 的 吸 汞 Ｈｇ Ｃ １ ， 和Ｈｇ 。 ， 而Ｃ Ｆ Ｂ 飞 灰 中主要 是 Ｈｇ Ｃ １ ， 和 理、 吸 附 特 点 与能 力进 行 了许 多的 研 究 ， 研 能 力是 研 究 的 重 、 难 点。 究表 明 ， 飞 灰 对 元 素 汞 的 吸 附 与 飞 灰 的 物 理性质 、 化 学 组 成 等 有 密切 的关 系 。 影 响 其
飞灰中二恶英和金属汞的脱除方法[发明专利]
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专利名称：飞灰中二噁英和金属汞的脱除方法专利类型：发明专利
发明人：高术杰,马明生,刘杰,陈德喜,刘海威申请号：CN201711321111.2
申请日：20171212
公开号：CN108160663A
公开日：
20180615
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种飞灰中二噁英和金属汞的脱除方法。
该脱除方法包括：步骤S1，在非氧化性气体中，使飞灰中的二噁英发生脱氯反应，得到脱二噁英飞灰和携带于非氧化性气体中的含汞蒸气；步骤S2，对含汞蒸气进行冷却得到分离的含汞液态产物和含汞尾气；以及步骤S3，对含汞尾气进行吸附处理，脱除含汞尾气中的汞元素。
本申请的脱除方法首先利用脱氯反应脱除飞灰中的二噁英，步骤S1能够在脱氯反应步骤中得到与脱二噁英飞灰分离的含汞蒸气，便于对含汞蒸气中汞的脱除；含汞尾气中的剩余汞元素再进一步以吸附处理的方式去除，从而形成能够实现高效的脱除汞的效果。
因此采用上述脱除方法即可同时解决飞灰中二噁英和金属汞的污染问题。
申请人：中国恩菲工程技术有限公司
地址：100038 北京市海淀区复兴路12号
国籍：CN
代理机构：北京康信知识产权代理有限责任公司
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燃煤电厂飞灰改性吸附剂脱汞技术
第１８期 收稿日期：２０１８－０７－０６基金项目：国家重点研发计划（２０１６ＹＦＣ０２０９１０７）作者简介：徐旭东（１９６８—），浙江诸暨人，工程师，从事环保技术及工程管理；通讯作者：刘含笑（１９８７—），硕士，工程师，研发部副部长，从事ＰＭ２．５治理及测试技术研发工作。
燃煤电厂飞灰改性吸附剂脱汞技术徐旭东１，寿志毅１，李文华２，刘含笑１，颜士娟１，冯国华１，郭高飞１，（１．浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江诸暨 ３１１８００；２．浙江浙能温州发电有限公司，浙江乐清 ３２５６０２）摘要：本文对飞灰吸附脱Ｈｇ和改性飞灰吸附脱Ｈｇ技术行了简要介绍，指出改性飞灰吸附脱Ｈｇ技术是当前技术经济性最好的吸附脱Ｈｇ技术。
关键词：燃煤电厂；汞；治理技术中图分类号：Ｘ７０１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１８－０１７５－０２ＦｌｕｅＧａｓＨｅａｔｅｒａｎｄＩｔ＇ｓＦｕｎｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅＦｌｕｅＧａｓＣｏｎｔｒｏｌｆｏｒＣｏａｌ－ｆｉｒｅｄＰｏｗｅｒＰｌａｎｔＸｕＸｕｄｏｎｇ１，ＳｈｏｕＺｈｉｙｉ１，ＬｉＷｅｎｈｕａ２，ＬｉｕＨａｎｘｉａｏ１，ＹａｎＳｈｉｊｕａｎ１，ＦｅｎｇＧｕｏｈｕａ１，ＧｕｏＧａｏｆｅ１（１．ＦｅｉｄａＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｕｊｉ ３１１８００，Ｃｈｉｎａ；２．ＺｈｅｊｉａｎｇＺｈｅｎｅｎｇＷｅｎｚｈｏｕＰｏｗｅｒＰｌａｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｅｑｉｎｇ ３２５６０２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＨｇ，ｍｏｄｉｆｉｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＨｇ，ｆｌｙａｓｈａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＨｇａｎｄｍｏｄｉｆｉｅｄｆｌｙａｓｈａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＨｇｏｆｆｔｈｅｂｒｉｅｆｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｏｕｒｔｙｐｅｓｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｏｉｎｔｓｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｆｌｙａｓｈａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｔｏＨｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｔｈｅｂｅｓｔｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｅｃｏｎｏｍｙｔｏｔａｋｅｏｆｆｔｈｅＨｇａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ－ｆｉｒｅｄｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ；Ｈｇ；ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 中国５０％以上的燃煤应用于燃煤电厂，而燃煤电厂排放的Ｈｇ占全国总排放的比例超过５０％［１］。
飞灰-氢氧化钙/聚苯硫醚(PPS)滤料对烟气中单质汞的脱除
水污染防治
臭氧对饮用水管网中溶解性有机物的影响 张锁娜"王海波"李肖肖"朱"莹"胡"春&%%) 城市污水管网中水质变化特性 金鹏康"郝晓宇"王宝宝"郭海泉"张"荔&%%! 强化混凝*吸附预处理生活污水 王"?"金正宇"宫"徽"崔康平"王凯军&%&' 改性木屑对水中 +, 的吸附性能 柳"琴"郝林林"郑"彤"王"鹏&%$& 巢湖低温高效聚磷菌的筛选及其特性 邵"啸"毕"潇"吴"涓"王"宁"李玉成&%$( 强化垂直流可渗透反应墙处理渗滤液污染物 狄军贞"戴男男"江"富"朱志涛&%## 颗粒计数法在高锰酸钾强化常规工艺运行优化中的应用 潘章斌"石容千"周毅震"宋武昌"孙韶华"贾瑞宝&%#- 采用水解酸化*复合好氧处理制药工业废水的工艺评价 冯津津"李晓红"曾"萍"宋永会"郭新超"祝超伟&%)# 两性高分子重金属螯合絮凝剂的合成及其对 +. 的去除性能
燃煤电站利用飞灰脱汞的研究现状
燃煤电站利用飞灰脱汞的研究现状廖永浩;薛志鹏;何建乐;吴昱【期刊名称】《发电技术》【年(卷),期】2014(000)005【摘要】汞的累积性及高毒性使其成为了未来主要的污染物控制对象之一，目前较为成熟的活性炭喷射技术平均汞脱除率能够达到80%~98%，但极高的运行成本仍然难于达到大范围商业推广的要求。
飞灰作为燃煤电站的废弃物，成本极低，且同样具备汞捕集能力，某些飞灰的汞脱除能力甚至能够达到商业活性炭级别。
本文对目前影响飞灰汞脱除率的研究进行了综述。
综合讨论了烟气气氛、煤炭类型、飞灰含碳量、飞灰岩相结构等多种因素对飞灰汞脱除率的影响。
明确了飞灰脱汞技术的可行性，以及未来亟待解决的问题。
【总页数】6页(P30-35)【作者】廖永浩;薛志鹏;何建乐;吴昱【作者单位】华电电力科学研究院，浙江杭州 310030;华电电力科学研究院，浙江杭州 310030;华电电力科学研究院，浙江杭州 310030;华电电力科学研究院，浙江杭州 310030【正文语种】中文【中图分类】X773【相关文献】1.燃煤电站利用飞灰脱汞的研究现状 [J], 廖永浩;薛志鹏;何建乐;吴昱;2.ESP飞灰和FF飞灰脱汞特性的试验研究 [J], 孟素丽;段钰锋;黄治军;王运军;杨立国3.烟气及飞灰组分对溴改性飞灰脱汞特性的影响 [J], 柳帅;段钰锋;陈明明;赵士林;郑逸武;刘猛4.燃煤电厂飞灰改性吸附剂脱汞技术 [J], 徐旭东;寿志毅;李文华;刘含笑;颜士娟;冯国华;郭高飞5.球磨时间对机械化学法NaBr改性飞灰脱汞性能的影响 [J], 胡纪伟;段钰锋;耿新泽;赵炜萌;熊再立;张子茜;梁积鑫;胡轩宇;孙冠勋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种除尘脱汞协同技术
一种除尘脱汞协同技术汞是一种有毒的重金属元素，汞污染对人类及生物环境造成的危害极大。
全球每年排放到大气中的汞总量约为 5000t，其中4000t 是人为的结果,而燃煤导致的汞污染是最为严峻的。
据2023 年U NEP(United Nations Environment Programme)的评估报告说明，中国是全球范围内汞污染最严峻的地区之一，这主要是由于中国是煤炭消费大国，煤在燃烧过程中产生的汞大局部随着烟气排入大气，成为环境汞污染的主要来源。
烟气中的汞主要以两种相对稳定的形态存在：气态汞(Hg, g)和颗粒态汞(Hg, p)。
气态汞又分为单质汞(Hg0)和氧化态汞(Hg2+)。
二价汞化合物比较稳定，易溶于水，易脱除;单质汞挥发性较高、水溶性较低，是最难把握的形态之一。
由于汞在大气中的停留时间很长，毒性也大，因此对于汞的排放把握争论已成为争论热点。
1、汞把握技术争论现状有关汞排放把握技术的争论主要有三种：燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞。
目前，争论较多的是燃烧后脱汞。
燃烧后脱汞(即烟气脱汞)是将来电厂汞污染把握的主要方式，其脱汞方法主要有以下几种：吸附剂法、化学沉淀法和化学氧化法。
1.1吸附剂法吸附法主要是利用多孔性固态物质的吸附作用来处理污染物的一种常用方法，包括物理吸附和化学吸附两种方式。
一般吸附都兼有物理吸附、化学吸附功能，两种吸附过程可以同时进展。
目前，用于烟气脱汞的吸附剂主要有：活性炭、飞灰和金属吸取剂。
1.1.1活性炭在烟气中喷入活性炭是烟气脱汞技术最为集中且较成熟的一种方法，脱汞率可达96%。
胡长兴等人在模拟燃煤烟气流淌反响试验台上，对喷射吸附脱汞过程中影响活性炭喷射量的汞浓度、停留时间、温度、除尘设备等因素进展了试验争论。
虽然活性炭吸附剂在脱除汞方面有着很高的效率，但照旧存在价格昂贵，经济可行性不高等问题，并且还存在很多技术难题。
1.1.2飞灰燃煤过程中产生的飞灰作为一种廉价的吸附剂受到越来越多人的关注。
飞灰基吸附剂脱除烟气中Hg^(0)的研究进展
飞灰基吸附剂脱除烟气中Hg^(0)的研究进展姚一杰;孟璐瑶;温彩媚;马宵颖;段恩喆;王祥学【期刊名称】《电力科学与工程》【年(卷),期】2024(40)1【摘要】与其他脱汞方法相比,利用飞灰脱除Hg^(0)能降低脱除成本、实现以废治废。
目前飞灰脱汞技术在工业应用中存在脱汞效率较低的问题,所以通过深入研究来提高其应用水平具有实际意义。
归纳了飞灰结构和成分(有机、无机)对Hg^(0)脱除的影响机制。
从提高脱汞效率角度,梳理了4种主流的飞灰改性方法:1)卤化物浸渍改性。
卤化物在飞灰表面生成Br^(*)或与飞灰中未燃烧碳反应生成C-Br以氧化Hg^(0)。
改性剂中的金属阳离子以加速电荷转移、降低反应能垒的方式来促进Hg^(0)的脱除。
2)机械化学改性。
该方法的制备工艺简单、成本低。
飞灰经机械研磨使粒径减小后,无定形相及吸附氧含量增加。
研磨后未燃烧碳充分暴露,卤化点位增加,加速了C-Br氧化Hg^(0)的进程。
3)过渡金属改性磁珠。
经过渡金属改性磁珠的磁性增强,可循环利用,使吸附剂表面引入新的Hg^(0)氧化位点(如C-O基团、Cl^(*))。
4)低温等离子体改性。
飞灰经低温等离子体处理后,吸附剂表面活性等离子体(如O、Cl等离子体)含量及官能团(C=O基团和酯基)含量增加,促进了Hg^(0)的吸附。
进一步探究了复杂烟气组分对飞灰基吸附剂脱汞效率的影响,并对改性飞灰的脱汞性能及适用条件进行了评价。
基于当前的研究进展,建议用磁性金属硫化物对飞灰进行机械化学改性来制备脱汞剂。
【总页数】9页(P1-9)【作者】姚一杰;孟璐瑶;温彩媚;马宵颖;段恩喆;王祥学【作者单位】华北电力大学环境科学与工程系【正文语种】中文【中图分类】TK09;X511【相关文献】1.煤基吸附剂脱除燃煤电厂烟气中汞的研究进展2.滤料负载飞灰-CaO吸附剂脱除Hg0的试验研究3.钙基水合改性飞灰吸附剂脱除模拟烟气中SO2的实验研究4.聚苯硫醚滤料协同飞灰-CaCO_3配方型吸附剂脱除烟气中Hg^0的实验研究5.活性焦配方型吸附剂脱除模拟烟气中Hg^0因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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低氮燃烧；（3）炉膛喷入吸附剂
1、燃烧后脱汞
化学氧化法
化学沉淀法 吸附剂法
吸附法主要是利用多孔性固态物质的吸附作用来处 理污染物的一种常用方法。包括物理吸附和化学吸 附两种方式，物理吸附是由于分子间相互作用产生 的吸附，没有选择性，吸附强度好，具有可逆性， 是放热过程；化学吸附是靠化学键力相互作用产生 的吸附，这种吸附选择性好、吸附力强、具有不可 逆性，是吸热过程。一般吸附都兼有物理吸附、化 学吸附功能，两种吸附过程可以同时进行。目前， 用于烟气脱汞的吸附剂主要有：活性炭、飞灰和金 属吸收剂。
其他
1995-2003年我国人为源大气汞排放量
不可溶, 吸附方式
可溶, 洗涤方式 飞灰脱除
给煤
炉膛
烟道
目前，有关汞排放控制技术的研究主要有三种：燃烧 前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞 燃烧前脱汞是一种物理清洗技术，根据煤粉中有机物 质与无机物质的密度以及有机亲和性的不同，通过浮 选法除去原煤中的部分汞，阻止汞进入燃烧过程。一 般而言，燃烧前脱汞可获得大约37 %的去除率，但是 燃烧前脱汞技术并不能完全解决汞的排放控制问题。 目前,有关燃烧过程中脱除汞的研究很少,但是,针对其 他污染物而采用的一些燃烧控制技术对汞的脱除有积 极的作用。主要方法有：（1）流化床燃烧；（2）
燃煤过程中产生的飞灰作为一种廉价的吸附剂受到 越来越多人的关注，飞灰中的未燃尽的碳对汞具有 较强的氧化和捕捉能力。飞灰的捕捉能力主要取决 于飞灰的颗粒特征和颗粒物捕集装置，不同的电厂 飞灰脱汞性能表现出较大的差异。以往认为飞灰的 未燃尽碳含量是决定其脱汞性能的主要因素，但近 期的研究表明，未燃尽的碳并非是唯一的决定因素， 飞灰中未燃尽的碳颗粒的物理特性。岩相组分、微 观结构形貌和无机化学组分等也是影响脱汞性能的 重要因素。但迄今为止，飞灰吸附脱汞的机制仍然 不清楚。
1 背景
2 燃煤汞排放特征与控制方法综述
3 飞灰脱汞
汞是人民所熟知的一种有毒的重金属污染物，具有较高 的挥发性，不应被除尘器捕获，大部分随烟气排入大气。 大气中的汞可以通过呼吸作用进入人体，也可以沿食物 链通过消化系统被人体吸收，对人体危害性极大。 我国也是世界第一产煤大国，煤炭长期以来在中国能源 生产与消费结构中的比重在70%左右，由于我国燃煤技 术普遍落后，燃煤释放的汞对生态环境的污染更为严重， 已成为中国面临的重要的环境问题。据美国环保署的数 据资料说明，大气环境中约31%的汞来自于燃煤电厂的 煤燃烧，居人为汞排放的第一位。
2009年下发的《国务院办公厅转发环境保护部等部门关于加强重
金属污染防治工作指导意见的通知》中将汞污染防治列为工作重
点。
2010年5月又发布《国务院办公厅转发环境保护部等部门关于推
进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》，
进一步提出建设火电机组烟气脱硫、脱硝、除尘和除汞等多污染 物协同控制示范工程。
3.1 氯元素对飞灰汞脱除率的影响
3.2 硫元素对飞灰汞脱除率的影响
3.3 飞灰含碳量的影响
3.4 温度对汞脱除率的影响
3.5 飞灰吸附汞的研究—赵永椿等
不同飞灰对汞的吸附能力
图片源于飞灰吸附汞 的研究—赵永椿等
飞灰吸附汞的研究—赵永椿等
即将报请国务院批准的《重金属污染综合防治规划》和正在编制
的《“十二五”重点区域大气污染联防联控规划》中，都对燃煤电 厂大气汞排放控制工作做了安排。
大气汞主要来自于煤和含汞垃圾的燃烧、金属矿物冶炼，
以及生产工艺涉汞行业（电池、荧光灯、温度计和PVC
等生产工艺）。
2009年我国煤炭消费超过30亿吨，其中50%用于电厂。 考虑到我国对电力需求的高速增长在未来一段时间内还 将继续，电厂燃煤总量也将保持高速增长趋势。同时，
电厂是集中排放，较其他排放源更易于控制，燃煤电厂
的控制能在很大程度上实现中国汞排放总量的消减。
800 700 大 气 汞 排 放 量 （ 吨 ） 600 500 400 300 其他有色金属冶炼 锌冶炼 其他燃煤 燃煤电厂 电池/荧光灯生产 水泥生产 汞冶炼
200
100 0 1995 1996 1997 1998 1999 年份 2000 2001 2002 2003
工业革命 后人为活 动增加了 大气中 250%的汞， 地表水中 25%的汞， 深海洋中 11%的汞。
2005年全 球人为源大 气汞排放总 量为1930 吨，其中中 国占 42.85%， 为排放量最 大的国家； 排放量第二 的美国占 8.93%。
（ UNEP2008年全球大气汞评估报告）
（ UNEP2008年全球大气汞评估报告）