火电厂汞污染控制对策探讨_许月阳

收稿日期：２０１２－１０－２３

基金项目：国家环保公益性行业科研专项资金资助项目（２００９０９０２５）

作者简介：许月阳（1979—），男，江苏泰州人，高级工程师，从事火电厂SO 2、NO x 、粉尘、重金属等污染物控制及资源化

技术开发、工程应用及政策标准的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｙｙ＿ｇｄｈｂ＠１２６．ｃｏｍ

燃煤汞排放有3种形态，即单质汞（Hg 0）、氧

化态汞（Hg 2+）和颗粒态汞[4]，其特点如表1所示。

2

控制要求及标准

2.1

控制及标准现状

联合国环保署牵头已经进行了4次国际汞减

排约束性谈判，拟于2013年形成全球性的约束性控汞公约，美国、欧盟、加拿大等已经立法，制定并明确了限制燃煤电厂汞排放的具体要求和时间表。以下为中国及部分发达国家和地区汞排放限值（对美国、加拿大限值单位进行折算，因条件和基准不同会有差异，折算值仅供参考）。

（1）中国。汞的大气排放限值为30μg/m 3

（标准状态，下同）[5]。

（2）欧盟。汞的大气排放限值为30μg/m 3[6]。（3）美国。①现役机组，燃用非低阶煤时，汞的大气排放限值0.013lb/（GW ·h ）（约合1.8μg/

m 3）；②现役机组，燃用低阶煤时，汞的大气排放限

值0.12lb/（GW ·h ）（约合16.5μg/m 3）；③新建机组，燃用非低阶煤时，汞的大气排放限值0.0002lb/（GW ·h ）（约合0.028μg/m 3）；④新建机组，燃用低阶煤时，汞的大气排放限值0.04lb/（GW ·h ）（约合

第46卷

中国电力5.5μg/m 3）[7]。

（4）加拿大。①烟煤，汞的大气排放限值3kg/（TW ·h ）（约合2.3μg/m 3）；②次烟煤，汞的大气排放限值8kg/（TW ·h ）（约合6.2μg/m 3）；③褐煤，汞的大气排放限值15kg/（TW ·h ）（约合11.6

μg/m 3；④混煤汞的大气排放限值3kg/（TW ·h ）

（约合2.3μg/m 3）[8]。

2.2我国的标准及控制情况

我国许多大学和科研院所进行了汞污染的测

量和控制研究，并开展了国际交流与合作。近年来，随着排放标准的日益严格，我国燃煤汞污染控制越来越受到关注。2011年我国新修订颁布的火电厂大气污染物排放标准GB 13223—2011也首次将大气汞排放浓度纳入约束性指标要求，明确不得超过0.03mg/m 3（标准状态）。我国火电厂汞

排放控制及其规划如图1所示。

目前，汞排放规律的相关研究工作在我国已

全面启动，开展了16个典型电厂的汞监测试点工作，并有选择地推进汞减排技术的试点和示范工作。根据当前环保工作发展趋势，研究燃煤电厂汞污染控制措施已成当务之急。

3我国燃煤电厂汞排放情况

目前，我国相关政府部门及行业尚未正式对

外发布过汞的排放数据，专家学者虽然进行了相关研究，但大都是估算数据。根据历年火电厂煤耗和所测煤样平均含汞量的测算

[1]

，1980—2007

年中国燃煤电厂大气汞排放趋势如图2所示。

我国火电厂脱硫设施的安装比例高达92%，基本上安装了高效除尘器（电除尘约占95%），约

15%的电厂安装了脱硝设施，现有非汞污染控制

设施的协同除汞功能得到了一定发挥，所以2005的情况有所好

转。有报道表明，2005年中国燃煤电厂大气汞排放估算值为108.6t ，2008年该值降至96.5t [9]。

4

我国燃煤电厂汞排放控制面临的问题

4.1

排放状况不清

我国燃煤电厂汞污染控制及减排工作刚起步，

汞污染控制相关标准体系正在酝酿之中，相应的机制尚未形成。多数电力企业尚未建立相应的监控机制和设施，基础数据薄弱，监测信息不充分，导致基本底数不清，对电厂汞源头状况及其产生过程、排放现状、排放规律缺乏了解和认识。因此，迫切需要监测摸底和宣传交流，为今后的汞污染控制打好基础。

4.2

控制技术尚需验证

我国汞污染控制研究已经起步，所涉及的技

术应用于生产尚需实践检验；直接引进国外技术也因国情差异（如电厂的燃煤、工况、管理文化，监管文化的不同），需要通过试点，建立示范工程加以验证，同时还有一个选择、消化、吸收的过程。特别是中外燃煤特性及机组调峰方式有较大差别（见表2），引进技术时应予以考虑。

5

控制措施

5.1

加强基础研究并建立健全管控机制

由于基础研究薄弱，燃煤电厂汞污染排放现

状、排放规律不清，减排技术研究滞后，我国急

图1

我国火电厂汞排放控制及其规划

Fig.1Development process of mercury emission control

with emission standard update

图21980—2007年中国燃煤电厂大气汞排放趋势Fig.2

Trend of atmospheric mercury emission from

coal -fired power plants in China between 1980and 2007

表2

中、美汞控制技术应用适应性差异

Tab.2Differences of adaptability between Chinese and

foreign applied technologies

节能与环保

第3期

需开展燃煤烟气汞测量技术的实用性及国产化研究，建立适合国情的监测、统计、核算方法，以便通过系统测试、试验掌握燃煤电厂汞污染的产生和排放现状，为我国汞污染控制政策、标准的制定以及电厂最佳控制技术的选择提供参考。

5.2采用清洁燃煤发电技术，推进机组节能减排

对新建机组优先选用超临界、超超临界发电技术，以及IGCC等新型、高效、低污染发电技术。对现役机组则应加强燃料采购控制，尽可能采用低汞煤，通过节能减排技术改造提高发电效率，降低煤耗，以此减少污染物排放。

5.3充分利用现有非汞污控设施实现协同控制

现有脱硝、除尘、脱硫设施均对汞的控制有一定作用。根据近20个典型燃煤电厂的测试结果，现有非汞污控设施对汞的协同控制效果如图5.4开展单项脱汞技术研究与示范

单项脱汞技术主要包括基于现有非汞控制设施改进的脱汞技术，涉及煤基添加剂技术、炉膛喷射技术、吸附剂喷射技术、吸收塔稳定剂技术、脱硫废水络合剂技术等[10-14]（见图4）。①通过向燃煤中添加CaBr2等卤素添加剂，或直接向炉膛喷卤素氧化剂氧化，提高Hg0的氧化率（可达90%以上），以提高后续飞灰对汞的捕集和洗涤。②除尘器前喷射吸附剂（如活性炭、改性飞灰等），吸附剂吸附汞后与烟尘一起被除尘器捕集，此举可使烟气汞脱除率高达90%以上。建议结合国内煤种、工况等情况，开发适合国情的吸附剂用量少、不影响飞灰品质的脱汞工艺及产品。③脱硫塔添加除汞稳定剂可有效防止汞的二次溢出。④在脱硫废水中添加络合剂通过沉淀除汞。

图3部分典型燃煤电厂电除尘器（ESP）+烟气脱硫装置

（FGD）协同控制汞排放效果

Fig.3Effect of typical ESP+FGD collaborative control

over mercury in some coal-fired power plants

图4火电厂单项脱汞技术分类示意

Fig.4Diagram of individual mercury removal technology 节能与环保

许月阳等：火电厂汞污染控制对策探讨