燃煤大气汞排放控制技术
我国70%左右的能源来自燃煤,而部分地区的煤炭含汞量较高,因此燃煤引起的大气汞污染较为突出,迫切需要开展对燃煤大气汞排放的控制研究,制定相应的控制政策、法规和标准。
控制燃煤汞排放的途径包括非技术控制措施和技术性控制措施。非技术控制措施包括:燃用低汞煤;采用不含汞或者含汞量低的天然气、石油和其它非化石燃料替代燃煤;提高能源效率,减少能源使用,以降低燃煤大气汞排放。技术控制措施主要分为三种:燃料预处理、燃烧技术改进和烟气净化,这三种措施又分别称为燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后烟气脱汞。尽管目前有多种方法可用于燃煤汞排放控制,但还没有任何一种技术完全成熟并得到广泛应用。
燃烧前脱汞主要是通过洗煤除去原煤中的部分汞,阻止汞进入燃烧过程。原煤中的汞一般与灰分、黄铁矿等物质结合在一起,洗选煤技术可去除大部分以硫化铁形式存在的硫和其它矿物质,同时除去原煤中部分汞。这是一种技术相对简单并且成本较低的减少汞排放的方法,应予以重视。常规物理洗选技术对原煤中汞的去除率可变性较大,对美国4个州煤层中选取的26份烟煤煤样进行煤洗分析,结果表明汞的去除率变化范围为12%~78%。当原煤中的汞与无机矿物质(如黄铁矿)络合在一起时,传统的物理洗煤方式能有效去除原煤中的汞,但是与有机物络合的汞则很难在洗选过程去除,且处理费用较高。除常规洗煤方法外,利用选择性烧结法或柱式泡沫浮选法可进一步去除汞。但总体来说,洗煤并不能完全解决燃煤过程中的汞污染问题,因此,燃烧中和燃烧后脱汞仍是十分必要的。
改变燃烧状况能够降低烟气中的汞浓度,或者改变烟气特性从而使烟气中的汞更容易被下游烟气净化装置去除。例如,流化床燃烧方式能降低烟气中汞及其它痕量重金属的排放,这主要是因为这种燃烧方式燃煤在炉内停留时间较长,致使细颗粒吸附汞的机会增加,能促进气态汞的去除。低氮氧化物燃烧技术同样有利于汞的污染控制,原因可能是其操作温度较低,能减少汞的释放,从而降低烟气中汞的浓度。但目前的测试结果还不能得出十分肯定的结论。
燃煤烟气中汞的存在形式主要包括气态元素汞、气态二价汞和固态颗粒汞。固态颗粒汞指的是与颗粒表面结合的汞,它较容易被除尘器脱除。气态二价汞易溶于水,易被湿法洗涤系统所捕获而脱除。并且,氧化态的汞蒸气在烟气中可以部分或全部被颗粒碳吸附,吸附程度取决于烟气的温度,而吸附汞的碳颗粒可以被除尘设备从烟气中除去,所以排入大气的二价汞量比较少。研究表明,常规的烟气净化装置,包括除尘器、脱硫系统和脱硝系统,可以去除大部分的固态颗粒汞和一半以上的气态二价汞。利用常规烟气净化装置协同控制汞排放,能有效提高现有污染物控制设备利用效率,实现汞和二氧化硫、氮氧化物等污染物的联合控制,从而可降低设备投资及运行成本。
气态元素汞具有较高的蒸气压并难溶于水,是相对比较稳定的形态,难以被常规污染控制设备捕集。通过添加吸收剂将之捕获,或者通过活性碳喷射、电催化氧化、光催化氧化等技术将其转化为易去除的二价汞形式,可以有效控制其排放。但是,由于燃煤种类、燃煤品质、燃烧状况和设备等因素都会影响汞的脱除效率,因此,目前没有一种技术是汞减排的“万灵丹”,适合一个电厂的烟气脱汞技术未必适用于其它的电厂。
综上所述,很多措施都可以控制大气汞的排放,但是这些技术对汞及其它污染物的控制效果差别很大。许多情况下,单一控制手段难以达到理想的脱汞效果,因此,要大幅度削减大气汞的排放需同时采取多种措施,这可能导致控制费用较高。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”