摘要：汞是一種劇毒物(wu)質，對人(ren)體(ti)和(he)環境的(de)(de)危害眾所周知。大(da)(da)氣(qi)(qi)汞污染和(he)控制(zhi)研(yan)究(jiu)已經逐(zhu)漸成為環境科學研(yan)究(jiu)的(de)(de)重點(dian)和(he)熱(re)點(dian)之一。燃(ran)(ran)煤是最(zui)大(da)(da)的(de)(de)汞排放源，因此(ci)開展電廠燃(ran)(ran)煤汞的(de)(de)研(yan)究(jiu)對于控制(zhi)我國汞排放污染具有(you)重要(yao)意義。燃(ran)(ran)煤鍋爐煙(yan)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)汞主要(yao)以氣(qi)(qi)態(tai)(tai)元素態(tai)(tai)汞（Hg0）、氣(qi)(qi)態(tai)(tai)二價汞（Hg2+）和(he)顆粒(li)(li)態(tai)(tai)汞（Hgp）三種形態(tai)(tai)存在。燃(ran)(ran)燒(shao)過(guo)程煙(yan)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)碳、飛(fei)灰、NO/NO2、Cl2等的(de)(de)存在對汞在燃(ran)(ran)燒(shao)后(hou)的(de)(de)形態(tai)(tai)分布都(dou)有(you)直接(jie)的(de)(de)影響。電廠除塵器能(neng)夠去(qu)除煙(yan)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)顆粒(li)(li)態(tai)(tai)汞，脫硫設備能(neng)對Hg2+進行氧化去(qu)除，其去(qu)除率直接(jie)與燃(ran)(ran)燒(shao)過(guo)程中(zhong)(zhong)汞的(de)(de)形態(tai)(tai)比例有(you)關。因此(ci)，研(yan)究(jiu)燃(ran)(ran)燒(shao)過(guo)程中(zhong)(zhong)汞的(de)(de)形成機(ji)理，探討現有(you)環保凈化設備對汞的(de)(de)去(qu)除效(xiao)果，將(jiang)具有(you)實際意義。

汞作(zuo)為一種非常重要的(de)全(quan)球(qiu)性的(de)污(wu)染物而(er)倍受關注(zhu)。它(ta)即使在濃度很低的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)對人類和野生動植物也具(ju)有(you)很大的(de)危害(hai)。全(quan)球(qiu)每(mei)年(nian)排(pai)放(fang)到大氣中(zhong)(zhong)的(de)汞總量約(yue)為5 000 t，其中(zhong)(zhong)4 000 t是(shi)人為的(de)結果，而(er)燃煤過(guo)程中(zhong)(zhong)汞的(de)排(pai)放(fang)占相當大的(de)比重。汞及其化合物通過(guo)呼(hu)吸(xi)道、皮膚(fu)和消化道等不同(tong)途徑侵入人體，造成神經性中(zhong)(zhong)毒和深部組織(zhi)病(bing)變，而(er)且汞毒性具(ju)有(you)積(ji)累性，往往需幾(ji)年(nian)或(huo)十幾(ji)年(nian)才有(you)表現。

美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)每年(nian)汞(gong)(gong)(gong)(gong)排放(fang)(fang)量在(zai)(zai)150 t左右。1997年(nian)11月(yue)美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)EPA提交給(gei)國(guo)(guo)會的(de)(de)(de)汞(gong)(gong)(gong)(gong)研究報告(gao)稱燃(ran)煤電(dian)廠(chang)是(shi)最大的(de)(de)(de)汞(gong)(gong)(gong)(gong)排放(fang)(fang)源，占總排放(fang)(fang)量的(de)(de)(de)1/3，在(zai)(zai)50 t左右[1]。目前，雖然尚無(wu)針對(dui)電(dian)廠(chang)汞(gong)(gong)(gong)(gong)排放(fang)(fang)的(de)(de)(de)環保(bao)法規，但美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)1990年(nian)制(zhi)訂(ding)的(de)(de)(de)《清潔空氣法修正案》(簡稱為(wei)CAAA)的(de)(de)(de)第(di)三(san)款規定，應(ying)在(zai)(zai)技(ji)術上(shang)可能情況下最大限度地控(kong)制(zhi)空氣中的(de)(de)(de)有毒(du)物質(zhi)，并在(zai)(zai)1995年(nian)單獨(du)提出了有關汞(gong)(gong)(gong)(gong)排放(fang)(fang)量報告(gao)。2000年(nian)12月(yue)頒布的(de)(de)(de)法律(lv)明確(que)規定，美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)環保(bao)局對(dui)燃(ran)煤發電(dian)和(he)燃(ran)油(you)發電(dian)廠(chang)均需進一步控(kong)制(zhi)汞(gong)(gong)(gong)(gong)排放(fang)(fang)。美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)和(he)加拿大新的(de)(de)(de)法律(lv)即將(jiang)(jiang)付(fu)諸實施(shi)，要求(qiu)(qiu)電(dian)廠(chang)改造設備控(kong)制(zhi)汞(gong)(gong)(gong)(gong)排放(fang)(fang)。其(qi)中美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)已明確(que)將(jiang)(jiang)在(zai)(zai)2007年(nian)立法，要求(qiu)(qiu)燃(ran)煤電(dian)廠(chang)實現(xian)汞(gong)(gong)(gong)(gong)的(de)(de)(de)排放(fang)(fang)控(kong)制(zhi)。全球范圍總體趨勢是(shi)汞(gong)(gong)(gong)(gong)的(de)(de)(de)排放(fang)(fang)將(jiang)(jiang)越來(lai)越嚴(yan)格。

我(wo)國(guo)(guo)(guo)是世(shi)(shi)界第三大汞(gong)礦(kuang)區，汞(gong)的開采和(he)使用(yong)量居世(shi)(shi)界前列。煤(mei)(mei)(mei)炭是我(wo)國(guo)(guo)(guo)的主(zhu)要燃(ran)料能(neng)源(yuan)，燃(ran)煤(mei)(mei)(mei)不僅排放(fang)(fang)(fang)二氧化硫，還(huan)排放(fang)(fang)(fang)汞(gong)和(he)其(qi)它(ta)污染物(wu)。研(yan)究報道，1995年我(wo)國(guo)(guo)(guo)燃(ran)煤(mei)(mei)(mei)汞(gong)排放(fang)(fang)(fang)量為(wei)302.9 t，其(qi)中向(xiang)大氣(qi)排放(fang)(fang)(fang)213.8 t。1978年～1995年全國(guo)(guo)(guo)燃(ran)煤(mei)(mei)(mei)大氣(qi)汞(gong)排放(fang)(fang)(fang)量的年均增長速度為(wei)4.8％。我(wo)國(guo)(guo)(guo)燃(ran)煤(mei)(mei)(mei)汞(gong)排放(fang)(fang)(fang)量已經超(chao)過(guo)了(le)(le)美國(guo)(guo)(guo)，而且增長速度較快，對生態和(he)全民健康構成了(le)(le)極大的威脅，對我(wo)國(guo)(guo)(guo)的生態環境保護(hu)和(he)環境外交也帶(dai)來新的挑戰。

1  大氣中汞的來源和危害

1.1  主要來源

大氣中(zhong)主(zhu)要(yao)汞(gong)(gong)污染(ran)源(yuan)為燃(ran)煤電廠(chang)(chang)、水(shui)泥廠(chang)(chang)以及有關礦物材料的(de)(de)開(kai)采(cai)和加(jia)工(gong)。甲基汞(gong)(gong)同時(shi)可從(cong)城市(shi)廢物充填和污水(shui)處理廠(chang)(chang)直接排(pai)出。燃(ran)煤電廠(chang)(chang)是汞(gong)(gong)向大氣排(pai)入的(de)(de)最(zui)主(zhu)要(yao)來(lai)源(yuan)。上海市(shi)對空氣中(zhong)細粒徑顆粒態汞(gong)(gong)的(de)(de)分析[2]表明，大氣中(zhong)汞(gong)(gong)的(de)(de)顆粒物來(lai)源(yuan)燃(ran)煤約占(zhan)80％左右。

1.2  燃煤電廠生(sheng)產過程(cheng)汞(gong)的遷移轉化(hua)

電廠(chang)燃(ran)煤中的(de)(de)(de)汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)經(jing)燃(ran)燒通過煙氣(qi)(qi)、飛(fei)灰(hui)(hui)(hui)和灰(hui)(hui)(hui)渣以及沖(chong)灰(hui)(hui)(hui)水(shui)的(de)(de)(de)排(pai)放(fang)進(jin)(jin)入大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)、土(tu)壤(rang)和水(shui)體。由于(yu)汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)具(ju)有揮發性，電廠(chang)用(yong)煤在粉(fen)碎過程中已有部分(fen)揮發。煤粉(fen)進(jin)(jin)入爐內，隨(sui)(sui)著(zhu)溫度(du)升高，揮發出的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)態(tai)(tai)汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)隨(sui)(sui)著(zhu)煙氣(qi)(qi)排(pai)放(fang)。煙氣(qi)(qi)進(jin)(jin)入除塵設(she)備(bei)后(hou)，部分(fen)汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)被灰(hui)(hui)(hui)顆(ke)粒吸附(fu)隨(sui)(sui)同殘留在灰(hui)(hui)(hui)渣中的(de)(de)(de)汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)一塊被排(pai)入灰(hui)(hui)(hui)場。進(jin)(jin)入大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)通過干濕沉降進(jin)(jin)入土(tu)壤(rang)和水(shui)體。灰(hui)(hui)(hui)渣和沖(chong)灰(hui)(hui)(hui)水(shui)中的(de)(de)(de)汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)進(jin)(jin)入環境后(hou)，其(qi)(qi)中零價(jia)(jia)汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)比重大(da)(da)(da)，不(bu)易溶于(yu)水(shui)，在靠(kao)近排(pai)放(fang)口(kou)處沉淀下(xia)來。二(er)價(jia)(jia)汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)離子(zi)在遷移過程中，被底泥和懸浮物中顆(ke)粒吸附(fu)，漸漸沉降下(xia)來。其(qi)(qi)它形態(tai)(tai)的(de)(de)(de)汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)在水(shui)或(huo)沉降物中也(ye)可以轉(zhuan)化(hua)成(cheng)二(er)價(jia)(jia)汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)。二(er)價(jia)(jia)汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)在微生物作(zuo)用(yong)下(xia)，生成(cheng)毒性更大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)甲基汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)和二(er)甲基汞(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)。火電廠(chang)灰(hui)(hui)(hui)場的(de)(de)(de)粉(fen)煤灰(hui)(hui)(hui)也(ye)會對土(tu)壤(rang)和地(di)下(xia)水(shui)造(zao)(zao)成(cheng)影(ying)(ying)響。陳德放(fang)[3]通過模擬試驗(yan)表明土(tu)壤(rang)滲(shen)透系數(shu)不(bu)同時，粉(fen)煤灰(hui)(hui)(hui)堆放(fang)對淺(qian)層地(di)下(xia)水(shui)會造(zao)(zao)成(cheng)不(bu)同程度(du)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響。

1.3  汞的危害

汞是有劇(ju)毒性的微量(liang)元素，它(ta)具有揮發性和(he)累積性。汞在空(kong)氣中傳輸擴散，最(zui)后沉降到水和(he)土壤中，從而對環境和(he)人體健(jian)康構成極(ji)大(da)隱患(huan)。

大氣中(zhong)(zhong)汞(gong)(gong)的(de)濃(nong)度(du)(du)往往較低，一(yi)般不(bu)為人們(men)所重視。如果(guo)汞(gong)(gong)直接(jie)或通(tong)過(guo)大氣沉降進入水(shui)體，它將以毒(du)性更(geng)大的(de)形態(tai)－甲基汞(gong)(gong)在(zai)(zai)魚(yu)和(he)動物組織中(zhong)(zhong)累積(ji)。甲基汞(gong)(gong)和(he)二甲基汞(gong)(gong)也可富集(ji)于(yu)藻類(lei)、魚(yu)類(lei)和(he)其它水(shui)生(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)物中(zhong)(zhong)。生(sheng)(sheng)物累積(ji)導致處在(zai)(zai)食(shi)物鏈頂端的(de)食(shi)肉動物體內的(de)汞(gong)(gong)濃(nong)度(du)(du)數(shu)千倍甚至數(shu)百(bai)萬倍于(yu)水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)汞(gong)(gong)濃(nong)度(du)(du)，從而在(zai)(zai)整個食(shi)物鏈中(zhong)(zhong)富集(ji)。

人體(ti)汞(gong)接觸主要通過食用被(bei)污染的(de)(de)(de)魚。高水平(ping)的(de)(de)(de)汞(gong)接觸將對(dui)人的(de)(de)(de)神經系統和(he)生(sheng)長(chang)發(fa)育產生(sheng)影(ying)(ying)響(xiang)。根據汞(gong)的(de)(de)(de)接觸劑量(liang)，它(ta)的(de)(de)(de)健(jian)康影(ying)(ying)響(xiang)依次是(shi)：感(gan)覺和(he)認知能(neng)力(li)的(de)(de)(de)輕微損失、顫抖、不能(neng)行(xing)走、抽(chou)搐和(he)死亡。長(chang)期吃(chi)大量(liang)從同一汞(gong)污染區域捕獲的(de)(de)(de)魚的(de)(de)(de)人汞(gong)中毒(du)的(de)(de)(de)風險最大。尤其對(dui)于育齡(ling)婦女風險更大，因為胎(tai)兒(er)的(de)(de)(de)神經系統對(dui)汞(gong)更敏(min)感(gan)，比成人更容易受到汞(gong)的(de)(de)(de)危害。

2  燃煤中汞的去除研究

2.1  燃煤汞的形態

鍋爐燃(ran)燒過程中，煤(mei)(mei)中汞(gong)受熱揮發以(yi)汞(gong)蒸汽的(de)(de)形(xing)式存在(zai)(zai)于(yu)煙(yan)(yan)氣中，在(zai)(zai)爐內高(gao)溫(wen)條件下，幾乎所有煤(mei)(mei)中的(de)(de)汞(gong)（包括無機(ji)(ji)汞(gong)和有機(ji)(ji)汞(gong)）轉變成元素(su)汞(gong)并以(yi)氣態(tai)(tai)形(xing)式停(ting)留(liu)(liu)于(yu)煙(yan)(yan)氣中。據估(gu)計，殘留(liu)(liu)在(zai)(zai)底灰中的(de)(de)汞(gong)含量一般小于(yu)總汞(gong)的(de)(de)2％[4]。王起超等(deng)[5]的(de)(de)研(yan)究(jiu)認為(wei)，粉煤(mei)(mei)爐底灰中的(de)(de)汞(gong)含量應(ying)略高(gao)一些(xie)，大約占到7％。但是，絕(jue)大部分汞(gong)隨煙(yan)(yan)氣排(pai)放(fang)進入大氣中。因此，煤(mei)(mei)燃(ran)燒過程中汞(gong)的(de)(de)排(pai)放(fang)研(yan)究(jiu)應(ying)以(yi)煙(yan)(yan)氣中汞(gong)的(de)(de)形(xing)態(tai)(tai)轉化(hua)規(gui)律為(wei)重點(dian)。

鍋爐燃燒煙氣中汞的形態主要有氣態元素態汞（Hg0）、氣態二價汞（Hg2+）和顆粒態汞（Hgp）三種形態存在。不同形態的汞在大氣中物理和化學性質有很大差異。在鍋爐燃燒過程中，煤中的汞幾乎全部以HgO的形式進入煙氣中，部分Hg0在煙氣冷卻過程中被氧化，其中以HgCL₂為主，另外還有HgO、HgSO₄和Hg(NO₃)₂?2H₂O。顆粒(li)態(tai)的固(gu)相汞容易被(bei)(bei)飛灰吸附，經過除塵裝置時能被(bei)(bei)除塵器去除，轉化到灰渣中。Hg2+化學(xue)性質不(bu)穩定(ding)，在煙氣中易被(bei)(bei)氧化，這部(bu)分汞所占比(bi)(bi)(bi)例(li)較(jiao)高(gao)且相對(dui)較(jiao)容易被(bei)(bei)去除。而(er)(er)元素(su)汞Hg0具有較(jiao)高(gao)的蒸汽壓且難溶于水,是相對(dui)比(bi)(bi)(bi)較(jiao)穩定(ding)的形態(tai)，難以被(bei)(bei)污(wu)染控制(zhi)設備(bei)收集而(er)(er)直接排(pai)入大氣，所以提高(gao)Hg0氧化成Hg2+的比(bi)(bi)(bi)例(li),可有效(xiao)控制(zhi)燃煤電(dian)廠汞的排(pai)放量。

2.2  煙(yan)氣中汞的(de)去除研究(jiu)

 目前電廠尚無單獨針對汞的有(you)效(xiao)去除設備，與常規除塵、脫硫等(deng)設備結合加強對汞的去除，一直(zhi)是國(guo)內外研究的重(zhong)點，也最具有(you)實際(ji)意(yi)義。

汞(gong)的去除率與汞(gong)形態有(you)很大(da)關系。不同煙氣處理方式和(he)煤種的差異(yi)性是(shi)影響汞(gong)去除率的主(zhu)要因素。

電(dian)(dian)廠燃(ran)煤(mei)過(guo)程中汞大部分以氣(qi)(qi)(qi)態形式(shi)存在(zai)，而電(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)器只能去除(chu)(chu)被飛灰吸附的(de)(de)顆粒態汞，這部分汞占煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)中汞的(de)(de)比例較小，因此(ci)傳統的(de)(de)電(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)器對(dui)(dui)汞的(de)(de)去除(chu)(chu)效(xiao)果并不明(ming)顯(xian)。美國V.M.Fthenakis[6]等人(ren)對(dui)(dui)燃(ran)煤(mei)電(dian)(dian)廠汞排放和對(dui)(dui)健康風險評(ping)價表明(ming)，電(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)器僅(jin)能去除(chu)(chu)煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)中小于20％的(de)(de)汞。日本(ben)Takahisa Yokoyama[7]等人(ren)通過(guo)三種不同的(de)(de)煤(mei)在(zai)日本(ben)700MW燃(ran)煤(mei)電(dian)(dian)廠試驗(yan)研究表明(ming)，電(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)器對(dui)(dui)煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)中汞去除(chu)(chu)率分別為55.2％、8.3％和16.8％。

濕法或干法脫硫設(she)(she)施(shi)能夠(gou)有效(xiao)(xiao)去(qu)除(chu)(chu)Hg2+。由于HgCl2在濕法中較(jiao)(jiao)容易溶解，Hg2+能有效(xiao)(xiao)被去(qu)除(chu)(chu)，從而使(shi)汞的去(qu)除(chu)(chu)效(xiao)(xiao)率(lv)大大增(zeng)強。美國V.M.Fthenakis[6]等人研(yan)究中表(biao)明，含汞煙氣(qi)通過脫硫設(she)(she)備時，氧化態汞中大于90％的HgCl2能夠(gou)被去(qu)除(chu)(chu)，同時非常(chang)少量的Hg0也(ye)能被去(qu)除(chu)(chu)。此外研(yan)究還表(biao)明，噴(pen)射活性炭進行(xing)吸附對(dui)煙氣(qi)中汞的去(qu)除(chu)(chu)效(xiao)(xiao)果較(jiao)(jiao)好，但其成本太高，在實際應用中較(jiao)(jiao)少。

研究表(biao)明(ming)，不(bu)同煤(mei)種燃燒過(guo)(guo)程中(zhong)汞(gong)氧化為Hg2+的(de)(de)比例有很大(da)不(bu)同，大(da)致約(yue)在(zai)20％到95％之間(jian)[8]。其反(fan)(fan)應機理中(zhong)Cl原子與(yu)(yu)Hg0的(de)(de)反(fan)(fan)應是汞(gong)被(bei)氧化的(de)(de)主要反(fan)(fan)應，當煤(mei)中(zhong)Cl-含量高(gao)時(shi)燃燒過(guo)(guo)程中(zhong)氧化態汞(gong)的(de)(de)比例也(ye)較高(gao)。而當煤(mei)灰(hui)中(zhong)鈣(gai)和(he)堿性(xing)成(cheng)分(fen)含量高(gao)時(shi)，能(neng)(neng)降(jiang)低(di)汞(gong)的(de)(de)氧化。研究表(biao)明(ming)是由(you)于(yu)燃燒過(guo)(guo)程中(zhong)Cl-與(yu)(yu)堿性(xing)煙(yan)氣(qi)(qi)反(fan)(fan)應，降(jiang)低(di)了煙(yan)氣(qi)(qi)中(zhong)Cl-的(de)(de)含量[9.10.11]。煤(mei)中(zhong)硫含量過(guo)(guo)高(gao)時(shi)也(ye)能(neng)(neng)抑制汞(gong)的(de)(de)氧化。美國B.Hall[12]等人(ren)研究發現煙(yan)氣(qi)(qi)中(zhong)SO2濃度高(gao)時(shi)也(ye)能(neng)(neng)降(jiang)低(di)活性(xing)炭對汞(gong)的(de)(de)吸(xi)附。

此外W.H.Gibb[13]等人(ren)通過(guo)(guo)兩個500 MW鍋爐對煤燃燒過(guo)(guo)程(cheng)中汞的(de)轉化機理研究發現，汞在灰(hui)分(fen)中的(de)固留(liu)與灰(hui)分(fen)中C的(de)含量有很大關(guan)系。灰(hui)分(fen)中C約(yue)占5％時，汞的(de)固留(liu)較高(gao)，約(yue)在80％到100％之間；當C含量一(yi)定，隨(sui)著溫度降(jiang)低(di)(di)(di)（450 ℃～150 ℃）汞的(de)固留(liu)線(xian)性增加。研究還發現低(di)(di)(di)氮燃燒器比傳統燃燒方式產生較高(gao)含量的(de)C，因此導致排放的(de)汞比例(li)降(jiang)低(di)(di)(di)。

燃燒過程中(zhong)(zhong)一些氣(qi)體(ti)的(de)存(cun)在也對(dui)(dui)汞(gong)的(de)去除有影響(xiang)。煙氣(qi)中(zhong)(zhong)SO2和NO2相互作用時(shi)能(neng)降低活性炭對(dui)(dui)元素態(tai)汞(gong)的(de)吸附(fu)[14]，而HCl、NO和NO2單(dan)獨或相互存(cun)在時(shi)能(neng)增加汞(gong)的(de)去除和氧化(hua)[14]。Dennis L.Laudal[15]等人對(dui)(dui)不(bu)(bu)同氣(qi)體(ti)存(cun)在條件下汞(gong)的(de)氧化(hua)進行了(le)研(yan)究(jiu)，給出了(le)不(bu)(bu)同氣(qi)體(ti)存(cun)在時(shi)氧化(hua)態(tai)汞(gong)與(yu)元素汞(gong)比例。

表1 不同(tong)氣體組(zu)分存在時汞的分布形態(tai)[15]

3  汞的控制措施

汞(gong)(gong)排放控制技術的(de)研(yan)究目前主(zhu)要集(ji)中(zhong)在三個(ge)方面(mian)：燃(ran)燒前燃(ran)料脫(tuo)(tuo)汞(gong)(gong)、燃(ran)燒中(zhong)脫(tuo)(tuo)汞(gong)(gong)和燃(ran)燒后煙氣脫(tuo)(tuo)汞(gong)(gong)，其(qi)中(zhong)以燃(ran)燒后脫(tuo)(tuo)汞(gong)(gong)技術的(de)研(yan)究最廣泛，從清潔(jie)生產(chan)的(de)角度出(chu)發應重視燃(ran)燒前燃(ran)料脫(tuo)(tuo)汞(gong)(gong)，加大煤(mei)的(de)洗選率。

3.1  燃燒(shao)前脫汞(gong)

燃燒前脫(tuo)汞是一(yi)(yi)種新的污染防(fang)治戰略，是一(yi)(yi)種物理清洗(xi)技術，是建立(li)在煤(mei)粉(fen)中有機(ji)物質和無機(ji)物質的密度不(bu)同以及(ji)它(ta)們的有機(ji)親和性(xing)不(bu)同的基(ji)礎上的。主要方法有：

（1）低成本的(de)(de)(de)選(xuan)煤(mei)(mei)。微量(liang)有害(hai)元(yuan)素(su)富集在(zai)煤(mei)(mei)中(zhong)的(de)(de)(de)礦物(wu)雜質中(zhong)，如煤(mei)(mei)中(zhong)汞(gong)(gong)與黃鐵礦物(wu)密(mi)切相(xiang)關(guan)，根據其間(jian)的(de)(de)(de)相(xiang)關(guan)性采(cai)用傳統(tong)的(de)(de)(de)重介選(xuan)和(he)泡沫浮選(xuan)，以及(ji)更先進(jin)(jin)的(de)(de)(de)洗煤(mei)(mei)技(ji)術能減少煤(mei)(mei)中(zhong)的(de)(de)(de)汞(gong)(gong)含量(liang)，達到減排(pai)燃煤(mei)(mei)汞(gong)(gong)排(pai)放的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。有研究表明[16]，傳統(tong)的(de)(de)(de)洗煤(mei)(mei)技(ji)術能夠(gou)去除(chu)煤(mei)(mei)中(zhong)約38.8％的(de)(de)(de)汞(gong)(gong)，而先進(jin)(jin)的(de)(de)(de)化(hua)學物(wu)理洗煤(mei)(mei)技(ji)術去除(chu)率能夠(gou)達到64.5％。與燃燒后(hou)凈化(hua)設(she)備去除(chu)相(xiang)比具(ju)有較大的(de)(de)(de)經濟效(xiao)益(yi)優勢(shi)。

（2）煙(yan)煤溫(wen)(wen)和(he)熱解。根據汞(gong)(gong)的(de)揮發(fa)(fa)特性，在(zai)不損失碳素的(de)溫(wen)(wen)度(du)條件下，煙(yan)煤溫(wen)(wen)和(he)熱解從而降低汞(gong)(gong)的(de)排放量。美國針對高揮發(fa)(fa)分煙(yan)煤和(he)低揮發(fa)(fa)分煙(yan)煤溫(wen)(wen)和(he)熱解后(hou)與原煤進行(xing)試(shi)驗比較，發(fa)(fa)現(xian)溫(wen)(wen)和(he)熱解能有(you)效降低汞(gong)(gong)的(de)排放量。溫(wen)(wen)和(he)熱解去除(chu)有(you)害物的(de)觀點為我們提供了一種新(xin)的(de)污染防治戰(zhan)略。

3.2  燃燒中脫汞(gong)

目(mu)前,有關燃燒過程中脫(tuo)除汞的(de)(de)研究很少(shao),但(dan)是,針對(dui)其(qi)他污染物(wu)而(er)采用的(de)(de)一些燃燒控制技術對(dui)汞的(de)(de)脫(tuo)除有積極的(de)(de)作用。主要方法有：

（1）流化床燃燒。此(ci)法(fa)能降低煙氣中汞和其他(ta)微量重金屬的排放，主要是因為顆粒物在爐內滯(zhi)留時間(jian)較(jiao)長增加了顆粒對汞的吸附。另外它(ta)的爐內溫度相(xiang)對較(jiao)低，Hg2+含量較(jiao)高(gao)，在后(hou)續凈化設備中易被去除。

（2）低氮燃(ran)燒。此法有利于汞的控制，同樣是(shi)由于其操作溫(wen)度較低，增加了煙氣中氧(yang)化態(tai)汞的含量。

（3）爐(lu)膛噴入(ru)吸(xi)附劑。針對Hg2+容(rong)易被吸(xi)附去(qu)除(chu)(chu)的機理，不同(tong)氣體(ti)和C以不同(tong)比例(li)存在時對汞的去(qu)除(chu)(chu)率的影(ying)響，研制某種催化(hua)劑或添加劑，提高Hg0氧化(hua)成(cheng)Hg2+的比例(li)，也(ye)能有效控制汞污染。

3.3  燃燒后脫汞(gong)

燃燒后脫(tuo)汞(gong)(gong)(煙(yan)氣脫(tuo)汞(gong)(gong))可能是未來電廠汞(gong)(gong)污染(ran)控(kong)制的(de)(de)主要(yao)(yao)方式(shi)。隨著(zhu)除塵和(he)煙(yan)氣脫(tuo)硫脫(tuo)氮的(de)(de)各種污染(ran)控(kong)制設(she)備的(de)(de)更加廣泛應用，如何(he)有效(xiao)的(de)(de)與現有的(de)(de)污染(ran)控(kong)制設(she)備結(jie)合，進而提高(gao)汞(gong)(gong)的(de)(de)脫(tuo)除效(xiao)率將(jiang)成為(wei)研究重點。煙(yan)氣脫(tuo)汞(gong)(gong)主要(yao)(yao)方法(fa)有：

（1）靜(jing)電(dian)除(chu)(chu)(chu)塵器(qi)。目(mu)前(qian)電(dian)廠以電(dian)除(chu)(chu)(chu)塵器(qi)為主(zhu)，且除(chu)(chu)(chu)塵效果(guo)(guo)較好，一般(ban)可(ke)達99％以上。煙氣中(zhong)以顆(ke)粒態(tai)形(xing)式存(cun)(cun)在(zai)的(de)固相(xiang)汞在(zai)經(jing)過(guo)電(dian)除(chu)(chu)(chu)塵器(qi)時可(ke)以得到去(qu)除(chu)(chu)(chu)。但以顆(ke)粒態(tai)形(xing)式存(cun)(cun)在(zai)的(de)汞占(zhan)煤燃燒中(zhong)汞排放的(de)比例較低，且這部分(fen)汞大多存(cun)(cun)在(zai)于亞微米(mi)級(ji)顆(ke)粒中(zhong)，而一般(ban)電(dian)除(chu)(chu)(chu)塵器(qi)對(dui)這部分(fen)粒徑范圍內的(de)顆(ke)粒脫除(chu)(chu)(chu)效果(guo)(guo)較差，因(yin)此電(dian)除(chu)(chu)(chu)塵器(qi)的(de)除(chu)(chu)(chu)汞能力(li)有限。

（2）布袋(dai)除(chu)塵(chen)器(qi)。布袋(dai)除(chu)塵(chen)器(qi)能(neng)夠脫(tuo)除(chu)高(gao)(gao)比電(dian)阻粉(fen)(fen)塵(chen)和細粉(fen)(fen)塵(chen)，尤其(qi)在脫(tuo)除(chu)細粉(fen)(fen)塵(chen)方面有(you)其(qi)獨特的(de)效果。由于細顆粒上富集了(le)大(da)量(liang)的(de)汞(gong)(gong)，因此布袋(dai)除(chu)塵(chen)器(qi)在脫(tuo)除(chu)煙(yan)氣中汞(gong)(gong)有(you)很大(da)的(de)潛力。經過布袋(dai)除(chu)塵(chen)器(qi)后能(neng)去除(chu)約70％的(de)汞(gong)(gong)，高(gao)(gao)于電(dian)除(chu)塵(chen)器(qi)的(de)脫(tuo)汞(gong)(gong)效率。但由于受煙(yan)氣高(gao)(gao)溫(wen)影響，同(tong)時(shi)袋(dai)式除(chu)塵(chen)器(qi)自身存在濾袋(dai)材質差、壽命短、壓力損失大(da)、運行費用高(gao)(gao)等(deng)局限性，限制了(le)其(qi)使用。

（3）濕式除(chu)(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)和機械(xie)式除(chu)(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)。這(zhe)兩種除(chu)(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)除(chu)(chu)(chu)塵(chen)效果較(jiao)低，對(dui)富集汞的細顆粒物的脫除(chu)(chu)(chu)效果很差，這(zhe)直(zhi)接導(dao)致了其(qi)除(chu)(chu)(chu)汞效率不高。盡管(guan)煙氣在(zai)經過(guo)濕式除(chu)(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)時，部分氧化態汞可能(neng)溶(rong)于液體中，但因(yin)為溶(rong)解(jie)的Hg2＋可能(neng)會還原(yuan)成(cheng)Hg0而重新進(jin)入煙氣，該因(yin)素并沒有大大提高濕式除(chu)(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)的汞脫除(chu)(chu)(chu)效率。

（4）脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)設(she)(she)施。脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)設(she)(she)施溫度相對(dui)(dui)較低(di)，有利于(yu)Hg0的(de)氧(yang)化(hua)和Hg2＋的(de)吸收(shou)，是(shi)(shi)目前汞(gong)(gong)去(qu)除最(zui)有效的(de)凈化(hua)設(she)(she)備。特別(bie)是(shi)(shi)在濕(shi)法脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)系統中(zhong)，由于(yu)Hg2＋易溶于(yu)水(shui)，容易與石灰(hui)石或(huo)石灰(hui)吸收(shou)劑反應(ying)，能去(qu)除約90%的(de)Hg2＋。Hg2＋所占比例是(shi)(shi)影響(xiang)脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)設(she)(she)施對(dui)(dui)汞(gong)(gong)去(qu)除率的(de)主要(yao)因素(su)，因此提高煙(yan)氣中(zhong)Hg2＋的(de)比例，將直接影響(xiang)脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)設(she)(she)施對(dui)(dui)汞(gong)(gong)的(de)去(qu)除效果。在濕(shi)法脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)系統中(zhong)，洗(xi)滌液(ye)有時會(hui)使(shi)氧(yang)化(hua)態汞(gong)(gong)通過還(huan)原(yuan)反應(ying)還(huan)原(yuan)成元素(su)汞(gong)(gong)，造(zao)成汞(gong)(gong)的(de)二(er)次污染。使(shi)用一些化(hua)學添加劑能夠(gou)阻止這種情況發生。

（5）脫(tuo)硝(xiao)(xiao)設(she)施(shi)。有(you)選擇性催(cui)化(hua)還原（SCR）和選擇性非催(cui)化(hua)還原（SNCR）是兩種常用(yong)的(de)(de)脫(tuo)硝(xiao)(xiao)工藝(yi)(yi)。目前電廠通過低氮(dan)燃燒一(yi)般能達到氮(dan)氧化(hua)物排放標準(zhun)，因此脫(tuo)硝(xiao)(xiao)工藝(yi)(yi)設(she)備使用(yong)較(jiao)少。脫(tuo)硝(xiao)(xiao)工藝(yi)(yi)能夠加強(qiang)汞的(de)(de)氧化(hua)而增(zeng)加將來煙氣脫(tuo)硫(FGD)對汞的(de)(de)去(qu)除(chu)率，在該(gai)工藝(yi)(yi)除(chu)汞具有(you)很大的(de)(de)潛在空間。

4  結  論

（1）汞是有(you)劇毒性(xing)的微量元素，具有(you)揮發性(xing)和積(ji)累性(xing)。燃(ran)煤電廠排放的汞在空氣中(zhong)(zhong)傳輸擴(kuo)散，沉降到(dao)水(shui)和土壤(rang)中(zhong)(zhong)，對環境和人類健(jian)康產生危害。

（2電廠煤中(zhong)汞在(zai)粉碎過(guo)程(cheng)(cheng)已有部分揮(hui)發。燃燒過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)氣態汞隨(sui)煙氣排放，除塵器捕捉的顆(ke)粒態汞與灰渣中(zhong)的汞一起貯存在(zai)灰場。

（3）電廠燃煤煙氣(qi)(qi)(qi)中汞(gong)(gong)(gong)主(zhu)要有氣(qi)(qi)(qi)態(tai)元(yuan)素(su)態(tai)汞(gong)(gong)(gong)（Hg0）、氣(qi)(qi)(qi)態(tai)二價(jia)汞(gong)(gong)(gong)（Hg2+）和(he)顆粒(li)態(tai)汞(gong)(gong)(gong)（Hgp）三種形態(tai)。汞(gong)(gong)(gong)的(de)形態(tai)不同直接影響后序工藝中汞(gong)(gong)(gong)的(de)去除(chu)(chu)效果。顆粒(li)態(tai)汞(gong)(gong)(gong)被(bei)(bei)飛灰吸附易被(bei)(bei)除(chu)(chu)塵器去除(chu)(chu)；Hg2+在干法(fa)或濕(shi)法(fa)脫硫過程中易被(bei)(bei)氧化去除(chu)(chu)；Hg0由于化學穩定性，很難被(bei)(bei)常規電廠設備去除(chu)(chu)。燃煤煙氣(qi)(qi)(qi)中二價(jia)汞(gong)(gong)(gong)（Hg2+）和(he)顆粒(li)態(tai)汞(gong)(gong)(gong)（Hgp）存在比例較(jiao)高時(shi)，經過煙氣(qi)(qi)(qi)凈化設備后排(pai)入(ru)大(da)氣(qi)(qi)(qi)中的(de)汞(gong)(gong)(gong)將被(bei)(bei)大(da)大(da)降低。

（4）汞排放(fang)控(kong)(kong)制技(ji)(ji)術主要(yao)有燃(ran)燒前燃(ran)料脫(tuo)汞、燃(ran)燒中(zhong)脫(tuo)汞和燃(ran)燒后煙(yan)氣脫(tuo)汞，其中(zhong)以燃(ran)燒后脫(tuo)汞技(ji)(ji)術的研究最廣泛，可能是未來電廠汞污染控(kong)(kong)制的主要(yao)方式。

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