燃煤电厂烟气中汞处理技术及监测方法探讨

安平平　黄文鹏　元相虎

摘 要：针对当前燃煤电厂所排放的烟气中，关于汞元素对环境的危害问题进行了论述，对目前燃煤电厂能够采用的脱汞技术进行了总结，并对如何监测燃煤电厂烟气中的汞含量值，提出了有效的改进对策。

关键词：燃煤烟气；电厂；汞处理；脱汞技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.121

0 引言

我国对重金属汞有严格的管控制度，汞的剧毒性对人体危害巨大，因此为了避免汞排放对环境造成污染，要严格监测汞元素的排放问题。超量的汞会在不同的环境层面中进行自由渗透，包括土壤、水域等。汞可以在生物体内进行聚集，例如当空气或是自然水体中的汞元素超标时，就会在动物或鱼的内脏组织中沉淀下来，人一旦使用了这些鱼或动物，汞元素就会进入人的体内，进而毒害人的神经系统，或者是影响未成人的成长发育。

根据环境调查报告统计，由于人为因素造成汞污染的问题，主要来自于燃煤。火电厂燃煤发电排放的烟气中，包含多种有毒重金属，例如汞、铅、镍、锌、铬等。这些重金属一部分会随着燃煤产生的烟气、粉尘等，由烟囱排入大气中，而有一部分会被吸附在烟道中，工厂对烟道进行清理，会将这一部分灰尘收集到贮灰场，从而使得灰尘中可溶于水的重金属，随水向地下渗透，或者是被冲入地表水体，造成水环境的污染。根据有关研究资料显示，由于电厂燃煤排放的汞污染物，占总污染物排放量的33%，居于所有行业的首位。随着我国燃煤量的增加，汞污染呈现逐年上升的态势。尤其是燃煤电厂的汞排放情况，还没有制定相应的监测方法和排放标准。

1 我国当前实行的脱汞技术

1.1 洗煤技术

煤炭中的黄铁矿的含量和重金属汞关系密切，通过磁分离法去除黄铁矿的同时，也去除了黄铁矿的伴生物汞。此外，还有一些可以从原煤中提取汞的方法，包括微生物法、化学方法等。据统计，采用化学洗煤技术，可以比传统的洗煤技术，多去除约25%的汞。

1.2 热处理技术

利用汞的挥发性高的特性，可以对煤进行预热，煤炭中的汞经过加热进而挥发。据研究数据表明，当煤炭加热到400摄氏度时，可以将煤炭中80%的汞进行分离。

1.3 燃烧脱汞

改进煤的燃烧形式，能够减少汞的排放量。采用流化床燃烧的形式，可以有效降低燃煤烟气中汞等金属的含量。

1.4 燃烧化脱汞

我国燃煤电厂中基本都配备了烟气处理设备，这些设备对去除烟气中的汞等污染物有一定的作用。主要设备包括脱硫、脱销装置和除尘设备等。

脱硫设施：在我国多数燃煤电厂里使用的脱硫方法是石膏湿法脱硫。这种脱硫方法的反应温度较低，能够为HgO的氧化提供条件，同时还有利于汞的吸收。湿法脱硫利用了汞容易和水相融的特性，然后和石灰吸收剂产生反应，从而使汞的去除率达到90%。汞在烟气中所占的比例，对脱硫设施的工作效率产生重要影响。湿法脱硫装置中，使用的洗涤液有可能使氧化汞还原为汞元素，出现汞的再次污染。为了避免这种情况的出现，可以使用化学添加剂进行中和。

脱硝设施：燃煤电厂过去的老机组，大多数不具备脱硝功能，随着国家对重金属污染物的控制，老机组都进行了改造，添加了脱硝设备。脱硝工艺主要分为两种，一种是选择性催化还原，一种是选择性非催化还原。脱硝工艺可以促进烟气中汞元素的氧化，从而增加汞的去除率。

除尘器包括静电除尘器和布袋除尘器。静电除尘器被应用的燃煤电厂除尘作业中，并且除尘效果显著，除尘率接近100%。有些汞附着在烟气中颗粒状的固态上，当烟气通过除尘器时，就可以去除其中的汞。但是，在烟气中颗粒状固态存在的汞所占比例很低，大部分汞不能被去除。因此利用电除尘器去除烟气中的汞，收到的效果并不很理想。另一种除尘器是布袋除尘器，和电除尘器相比，这种除尘器能够去除更多的细粉尘。在烟气中大部分的汞都附着在细颗粒上，使用布袋除尘器可以去除更多的汞，效果要比电除尘器好。但是，由于燃煤电厂所产生的烟气带有较高的温度，再加上袋式除尘器的滤袋容易损坏，不能承受过高的温度和压力，因此增加了设备的运行费用，这成为布袋除尘器使用的弊端，大部分燃煤电厂通常为了降低生产成本，很少采用布袋除尘器。

2 燃煤电厂烟气颗粒物中汞浓度的测定

我国针对燃煤电厂向大气排放汞等污染物的监测，还处于摸索阶段。当前所采用的监测手段主要两种：

（1）烟气颗粒物中汞浓度的测定测定方法可以参考《氢化物发生一原子荧光分光光度法》中关于废气的检测方法。原理是利用等速采集样本，从污染源中把颗粒物收集到滤膜或滤筒中，一般采用过氧乙烯滤膜和玻璃纤维滤筒。采集的样品通过混合酸的处理，在加热的条件下通过硼氢化钾的还原作用，由二价汞生成单价汞，进而形成蒸汽汞，最后利用原子荧光光度计测定。

（2）废气中气态汞浓度的测定。此种方法在《固定污染源废气汞的测定冷原子吸收分光光度法（暂行）》中被提出，利用的原理就是汞可以被高锰酸钾氧化成汞离子，然后汞离子和氯化亚锡发生还原反应，生成原子形态的汞。原子形态的汞挥发成蒸气，被吹进测汞仪，最后通过冷原子吸收分光光度法测定。

3 燃煤电子烟气汞污染监测的方法探讨

（1）改变煤炭品质和燃烧情况，都可以对烟气中的汞的形态和分布产生影响。因此，对不同煤种和燃烧工况条件下，烟气中汞含量的研究，成为目前关于改善燃煤电厂汞污染的重点工作之一。

（2）燃煤电厂的烟道在不同的位置，可以接受到不同的温度，再者处理污染物的设施的建设情况，都会影响汞在烟气中的分布。因此，通过一定措施采集到的样品，必须具备代表性，能够较为准确的体现出汞在烟气中的分布和含量，而这个问题在目前技术、设备条件下，很难达成。

（3）半自动测汞仪可以实时监测烟气中汞的浓度，但是受汞分布不均的影响，通常情况下收集的样品不具备代表性。在较为平稳的高温环境中，零价汞的监测值和采用OHM监测的结果相比，会出现较大的偏差。由此可以得出，半自动测汞仪监测法还有待更好的完善。

参考文献：

[1]张布伟，蔡同锋.燃煤电厂烟气中汞含量监测方法探讨[J].科技资讯，2012（11）.

[2]蔡同锋.燃煤电厂烟气中汞处理技术及监测方法探讨[J].科技资讯，2012（04）.

[3]王铮.燃煤电站汞排放规律及其协同控制技术研究[J].南京师范大学，2013（04）.endprint