中国烟气脱汞技术研究现状及发展趋势_史亚微

— —延长了 或直接吸附汞； ④ 循环流化床燃烧技术— 颗粒物的炉内停留时间， 致使细颗粒吸附汞的机会 Hg 增加； 另外炉内温度相对较低，
2+
含量较高。 105
2014 年第 2 期
洁净煤技术
第 20 卷
3. 3
燃烧后的汞控制技术
燃烧后脱汞的研究主要包括三方面， ① 通过现 脱硫装置等， 对其进 有的烟气治理设备如除尘设备、 行一定程度的改进或改造， 从而实现脱硫脱硝除汞 一体化； ②通过在尾部烟气中采用吸收剂脱汞 ； ③利 用催化剂催化氧化含汞烟气。 3. 3. 1 利用现有烟气净化装置对汞的脱除 烟气中的颗粒态汞主要富集在飞灰中 ， 因此， 烟 100% 气中以较大颗粒形式存在的固相汞可 被电除 但是大量固相汞被吸附于亚微米级颗粒 尘器脱除， 中， 一般电除尘器对这部分颗粒难以捕集。 布袋除 尘器在脱除微细粉尘方面有其独特优势， 能去除约 ［6 ］ 70% 的汞 。 湿法烟气脱硫装置可去除烟气中大 部分溶 于 水 的 Hg ， 但几乎不脱除难溶于水的 0 Hg ； 通过改 进 的 湿 法 脱 硫 处 理， 利用催化剂如钯 类、 碳基类物质使烟气中的 Hg 转化为 Hg ， 提高 湿法脱硫对汞的脱除率。同时安装静电除尘器和湿 法烟气脱硫装置的 系 统， 平 均 汞 脱 除 率 达 到 50% ［7 ］ （ 4% 88% ） 。SCＲ 技术不仅可以有效控制 NO x
摘 要： 中国能源结构以煤炭资源为主， 煤炭燃烧产生大量烟气污染物。 燃煤产生的污染物 SO2 和 NO x 早已引起人们广泛关注， As、 Se、 Pb 和 Cd 等） 尤其是汞也越来越受 现在燃煤造成的痕量元素（ Hg、 到重视。从中国政策和脱汞现有技术进行分析 ， 对目前广泛研究的燃烧后脱汞技术进行阐述和对比 ， 。 并对未来脱汞技术发展趋势进行了展望 关键词： 煤炭； 烟气； 脱汞； 趋势 中图分类号： X701 ； TD849 文献标志码： A 文章编号： 1006 － 6772 （ 2014 ） 02 － 0104 － 05
。
3
现有脱汞技术
燃煤电厂是最大的人为汞排放源， 对汞污染物
的控制已经成为一个新兴而前沿的领域， 汞污染控 制技术主要通过 3 个阶段脱除汞， 即燃烧前、 燃烧中 和燃烧后， 其中燃烧后的汞控制技术由于其脱除效 率相对较高应用较为广泛。 3. 1 燃烧前的汞控制技术 1 ） 选煤法。 选煤技术是当前主要的煤炭燃烧
0
引
言
， 《巴塞尔公约 》 在第一位的有毒金属物质。1992 年 规定任何含汞或汞化合物及其被污染的物质均视为 有毒有害物质。 汞对生态环境的污染影响较缓慢， 但其污染持续时间较长， 对人类和生态环境造成严 重威胁。
中国能源结构主要以化石燃料为主， 其中煤炭 资源又是最主要的化石能源之一 。煤炭的成分极其 H、 O、 N 和 S 等元素外， 复杂， 除含有 C 、 还含有 Hg、 As、 Se、 Pb 和 Cd 等对环境和人类健康危害较大的痕 Hg 以颗粒态汞、 量元素。在煤炭的燃烧过程中， 气 2+ 0 态二价汞 （ Hg ） 和单质汞 （ Hg ） 的形式排放到大 气中， 并可长时间在大气中停留， 造成全球汞污染。 1990 很久以 前 人 类 就 认 识 到 汞 是 一 种 有 毒 物 质， 年， 在美国发布的空气清洁法案 （ CAAA ） 中， 汞是排
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史亚微等： 中国烟气脱汞技术研究现状及发展趋势
2014 年第 2 期
煤排放到大气中的汞及其污染物非常巨大 。2005 年全球 大 气 汞 排 放 总 量 为 1930 t， 其中中国占 42. 85% ， 为排放量最大的国家； 印度位居第二， 美国 e 等） 污染问题越来越引起人们的重视 。
前控制技术， 是一种最简单、 成本较低的减小汞排放 的技术， 其原理是根据煤粉中无机物和有机物的有
图1 1980 —2007 年发电厂煤炭消耗量趋势
机亲和性及密度不同， 去除原煤中部分汞。 选煤法 中应用较广泛的是浮选法。浮选法就是在煤浆中加 入有机浮选剂进行浮选分离。浮选法可以把原煤中 21% 37% 的汞除去［4］。 传统选煤技术有跳汰技
（ 1． 北京国电富通科技发展有限责任公司 ， 北京 100070 ； 2． 国网电力科学研究院， 江苏 南京 210003 ； 3． 南瑞集团节能环保分公司 ， 江苏 南京 211106 ； 4． 世源科技工程有限公司 北京 100855 ； 5． 青海省电力设计院， 青海 西宁 810008 ）
DOI： 10． 13226 / j． issn． 1006 － 6772． 2014． 02． 027
基金项目： 国家科技部科研院所专项基金资助项目 （ 2011EG121189 ） ； 国家电网公司产业化项目（ FT71 － 10 － 04 ） 作者简介： 史亚微（ 1986 —） ， 女， 河北保定人， 从事烟气脱汞、 褐煤提质及工业污水处理方面的研究。E － mail： shiyawei@ sgepri. sgcc. com. cn 2014 ， 20 （ 2 ） ： 104 － 108． 引用格式： 史亚微， 白中华， 姜军清， 等． 中国烟气脱汞技术研究现状及发展趋势［J］． 洁净煤技术， BAI Zhonghua， JIANG Junqing， et al． Ｒesearch status and prospect of mercury removal technology from flue gas in China［J］． Clean SHI Yawei， Coal Technology， 2014 ， 20 （ 2 ） ： 104 － 108．
第 20 卷第 2 期
2014 年 3月
洁净煤技术
Clean Coal Technology
Vol. 20 March
No. 2 2014
中国烟气脱汞技术研究现状及发展趋势
1， 2 2， 3 1， 2 4 5 1， 2 1， 2 史亚微 ， 白中华 ， 姜军清 ， 张向洲 ， 杨文辉 ， 赵玉冰 ， 穆静静
［2 － 3 ］
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国内有关汞的政策
1980 —2007 年， 中国火电厂煤炭消耗由 1. 3 亿 t 增至 15. 3 亿 t， 年均增长率 15. 8% ； 火电厂燃煤大 年均增长率 14% ， 气汞排放量由 17. 75 t 增至 164 t， 低于燃煤增速。1980 —2007 年发电厂煤炭消耗量 趋势和大气汞排放趋势如图 1 和图 2 所示。中国对 汞污染排放和防治作出了很大努力， 在汞排放控制 方法和政策上投入了大量精力， 取得一定的进展。
燃烧中的汞控制技术 目前， 国内外关于燃烧中脱汞的研究较少 ， 主要
— —加入卤素 有以下几种技术： ① 煤基添加剂技术— — — 化合物可使烟气中的汞氧化； ② 低氮燃烧技术— 操作温度较低， 增加了烟气中氧化态汞的含量； ③炉 — —直接向炉膛喷射微量添加剂、 膛喷射技术— 氧化
0 2+ 剂、 催化剂或吸附剂， 提高 Hg 氧化成 Hg 的比例
Ｒesearch status and prospect of mercury removal technology from flue gas in China
2 3 2 SHI Yawei1， ， BAI Zhonghua2， ， JIANG Junqing1， ， ZHANG Xiangzhou4 ， 2 2 YANG Wenhui5 ， ZHAO Yubing1， ， MU Jingjing1，
［1 ］
， 首次增加了重金属汞的排放标准， 要求自 2015 准》 年 1 月 1 日起， 燃烧锅炉对 Hg 及其化合物规定了排 放限值。规定燃煤电厂汞及其化合物排放限值为 0. 03mg / m3 。2012 年 3 月 7 日实施的《铅锌冶炼工 业污染防治技术政策 》 的大气污染防治部分第四条 鼓励采用氯化法、 碘化法等先进、 高效的 明确提出， 汞回收及烟气脱汞技术处理含汞烟气 。环保部办公 《关于开展燃煤电厂大气汞污染控制试点工 厅文件 （ 环办［ 2011］ 2 号 ） 中要求在华能、 作的通知》 大唐、 华电、 国电、 中电投、 神华集团的 16 家电厂各 2 台机 组开展燃煤电厂大气汞污染控制试点
10% 3. 2
30% 、 硫 10%
36% 和汞 25%
70% 。
2009 年 ， 《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重点防治工作。2010 年 7 月， 召开重金 属 污 染 防 治 部 际 联 席 会 议， 会议通过了 《重金属污染综合防治规划 （ 2010 —2015 年 ） 》 ， 决 定进一步修改后报国务院批准实施。2011 年 2 月 《重金属污染综合防治 “十二五 ” 发布 规划 》 要求， 到 2015 年 ， “重点区域 ” 、 、 、 铅 汞 铬 镉和砷等重金属污 染物的排放量比 2007 年减少 15% 。2011 年 7 月发 布的 GB 13223 —2011《火电厂大气污染物排 放 标
Abstract： Chinas energy structure is dominated by coal． The massive coal combustion generate lots of flue gas pollution． The SO2 and NO x from burning coal arouse extensive attention， now trace elements （ Hg， As， Se， Pb and Cd， etc． ） especially mercury also attract attention． Based on the policies and mercury removal technologies， compare the mercury control technologies which are extensively researched， prospect the development of these technologies． Key words： coal； flue gas； mercury removal； development
［5 ］ 64% ， 平均除汞率约为 21% 。
术、 重介质分选技术和旋流器等。 物理选煤的脱汞 效率在 3% 2 ） 配煤、 煤炭改质技术。 配煤技术主要有次烟 煤与烟煤的混合， 将生物质或废物与煤混烧。 煤改 质的典型方法是 K － 燃料工艺， 此工艺可降低灰分
图2 1980 —2007 年大气汞排放趋势
（ 1 ． Beijing Guodian Futong Science And Technology Development Co． ， Ltd． ， Beijing 100070 ， China； 2 ． State Grid Electric Power Ｒesearch Institute， Nanjing 210003 ， China； 3 ． Energy Management and Environmental Protection Company of NAＲI Group Corporation， Nanjing 211106 ， China； 4 ． S． Y． Technology Engineering ＆ Construction Co． ， Ltd． ， Beijing 100855 ， China； 5 ． Qinghai Electric Power Design Institute， Xining 810008 ， China）
收稿日期： 2013 － 10 － 18 ； 责任编辑： 孙淑君
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汞排放现状
煤燃烧是大气汞污染的主要来源， 电厂是第一 大汞 污 染 源。 中 国 原 煤 中 汞 含 量 在 0. 1 5. 5 mg / kg， 平 均 为 0. 22 mg / kg， 高于世界平均水平约 0. 09 mg / kg。由于燃煤的年耗量约 20 亿 t， 每年燃