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摘要：介绍了燃煤汞排放的现状、 汞排放引起的危害及现行控制标准。结合目前对汞排放控制的最新技术，提出了改善燃煤汞排放的建议。
关键词：汞排放;燃煤烟气;除汞技术
0 引 言
燃煤电厂中 Hg 等痕量元素虽然排放浓度并不高，但是由于痕量元素本身的累积效应以及高毒性，它们也成为污染物控制的主要对象。我国先后 4 次颁布实施有关燃煤电厂大气污染物的排放标准，标准中均没有设置汞的排放限值，在新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223 -2011)中增加汞的排放指标。经研究美国、 欧盟和德国的火电厂排放标准，确定我国火电厂汞及其化合物排放浓度限值为 0. 03mg/m 3(自 2015 年 1 月 1 日起实施)。
随着环保排放标准的日益严格，汞污染防治工作已被纳入电力企业“十二五” 规划，《重金属污染综合防治 “十二五” 规划》 和《 “十二五” 重点区域大气污染联防联控规划》 都对燃煤电厂大气汞排放控制工作做了安排。目前汞排放控制对策、 燃煤电厂汞形态分布、 排放机理及控制技术的研究被提上了议程。
1 汞排放的危害
随着高效电除尘器、 烟气脱硫、 烟气脱硝、 高烟囱排放等污染控制技术的采用，烟尘、 SO 2 和NO x 的污染已得到有效的控制，燃煤电厂汞污染问题逐渐显现。由于汞在 36℃就开始蒸发，温度越高，蒸发越快。
汞蒸气可以随着大气环流迁移到很远的地方，随着燃煤烟气的排放，这些汞被扩散到空气中，溶解于水中，由于汞比重大，往往沉积于河底。在甲基维生素 B12 存在下，经过厌氧细菌的作用，沉积于河底的汞离子形成了甲基汞和二甲基汞，甲基汞能积聚在水生生物中，参加食物链，使汞在鱼体内富集浓缩，达到极高浓度，最高可达20 万倍! 甲基汞进入人体后主要侵害神经系统，尤其是中枢神经系统。
数据表明，2010 年 1 ～11 月份用于发电的煤就达 10.05 亿t。如按照国外燃煤中汞的平均含量 0.2 mg/kg 计算，燃煤中含汞量达 201 t。在美国，燃煤电厂已成为汞的最大排放源，每年要向大气输送 48 t 汞，占到全美国汞排放量的 40% 以上。
美国于 2003 年提出一项名为“清洁天空计划” 的总统计划，计划到 2018 年，将汞排放减少69%。2005年3月美国环保署推出了《洁净空气汞法》(CAMR)，首次规定了该国火电厂的汞排放，这也是世界上第一个规定汞排放的法规。通过 《洁净空气汞法》 的实施，到2018 年初将火电厂的汞排放量的上限控制在 15t。
我国《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)对烟气中SOx 、NOx 、粉尘、汞及其化合物等规定了排放标准。表1 显示了我国现行的标准对污水、 大气中汞及其化合物的最高允许排放浓度。表2 为生活饮用水、 地下水的总Hg 量标准。
由表1和表2可知，我国已经有一套关于汞及化合物的控制指标。
2 燃煤电厂汞污染控制技术
2.1现有污染控制设施对汞的协同控制效果
利用现有烟气治理设备对汞进行脱除，可提高设备利用率，降低控制成本，实现对汞、 SO₂、 NOx 等污染物的联合控制，实现除尘脱硫脱硝脱汞一体化。目前，国内外电厂常用静电除尘器(ESP)和布袋除尘器(FF)、 电袋复合式除尘器去除飞灰，利用湿式脱硫(WFGD)装置脱除烟气中的SO₂，脱硝主要采用选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)。下面对现有污染控制设施的脱汞效果进行分析：
(1)除尘设备。
电除尘器和布袋除尘器在降低颗粒物排放的同时，能在一定程度上减少汞的污染能够有效脱除 Hg P，但对 Hg 0 和 Hg 2 + 的脱除率相对较低。基于电除尘器和布袋除尘器的吸附剂喷入技术可采取吸附剂喷入的方法提高燃煤烟气中汞的脱除效率。例如将活性炭喷入烟气中，是一种最简单自然的控制燃煤烟气汞污染的技术，但此技术投资费用较大、 运行成本较高，电厂一般难以承受，因此很多研究围绕价格较为低廉的吸附剂展开。根据煤种的变化，基于布袋除尘器的吸附喷入技术可去除80% ～90%的汞，基于电除尘器的吸附剂喷入技术可去除 50% ～ 90% 的汞。为了综合电除尘器和袋式除尘器的优点，近年来出现了电袋复合式除尘器，其工作原理为：前级电场预收烟气中80% ～90% 以上的颗粒物量，后级袋式除尘装置拦截收集烟气中剩余更细小的颗粒物，其除尘效率高，对汞的去除率也综合了电除尘器和布袋除尘器的特点。(2)脱硫装置(WFGD)。
烟气中的 Hg 2 + 化合物易溶于水，WFGD 可去除烟气中约 90% 的 Hg2+，但对不溶于水的 Hg 0 捕捉效果不显著。在湿法洗涤脱硫过程中，使用 H 2 S 和加入少量 EDTA 试剂，并控制各运行参数，可明显增加 WFGD 系统的汞捕捉率。在烟气进入脱硫塔前，加入碳基类等催化剂，以促使 Hg 0 氧化形成 Hg 2+ 化合物，也能提高汞脱除率。另外，利用 WFGD 加强汞脱除，对脱硫塔运行几乎无影响。
(3)脱硝设施。
选择性催化还原(SCR)是常用的脱硝工艺。SCR 脱硝工艺可去除烟气中 70% ～90% 的 NO x，但不能直接抑制烟气中汞的排放量，而是将 NO x 还原为氮气的同时有效促进 Hg 0氧化成 Hg2+，从而有利于下游的烟气 WFGD 对汞的吸收。
2.2展望我国燃煤电厂的汞控制技术
2010 年 -2011 年国电环保院对部分典型电厂(不同煤种不同发电机组)的现有污染物控制设施对汞的协同控制效果的测试数据见表 2。
2011 年 -2015 年，以现有非汞污染物控制设施(包括脱硝、 除尘、 脱硫设施)对汞的协同控制为主;2016 年 -2020 年，以燃烧前和燃烧中控制汞的生成量和现有非汞污染物控制设施对汞的协同控制为主;2021 年 -2030 年，以基于现有非汞污染物控制设施的脱汞技术和专用脱汞技术为主。
3 总 结
目前，很多脱汞技术都仍处于实验室阶段，在燃煤电厂中还没有找到一种成熟、可应用的脱汞技术。最接近应用的是美国已用于垃圾焚烧烟气脱汞的活性炭吸附法，但该技术费用过高，且由于垃圾焚烧烟气与燃煤电厂烟气中各物质含量差别较大，该技术目前仍不适用于燃煤电厂中。随着我国对燃煤锅炉汞及其化合物排放限值的要求越来越严格(GB13223 中对新建燃煤电厂汞及其化合物的排放限值为 0.03 mg/m³)，对于如何开发出一种适用于燃煤电厂的成本低、效率高的脱汞技术，我们仍然任重而道远。
参考文献：
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