清洁火电厂汞排放规律及控制方法分析

1、.PAGE ：.；毕 业 设 计(论文)标题：清洁火电厂汞排放规律及控制方法分析院 系动力工程系专业班级热能与动力工程专业k班学生姓名赵丹阳指点教师高鹏二一三年六月华北电力大学科技学院本科毕业设计论文 PAGE II清洁火电厂汞排放规律及控制方法分析摘 要燃煤电站汞污染曾经成为继SO污染之后的又一艰苦污染问题。燃煤烟气中汞污染的控制研讨是目前重要的环保课题之一。火电厂烟气汞污染已遭到高度注重，开发高效、低本钱、无二次污染的烟气脱汞技术已成为研讨的重点，建立更加清洁环保的火电厂已成为趋势。国内外对燃煤电站汞在烟气中的形状分布曾经有很多研讨，但就汞形状和转化机理方面还处于探求阶段，烟气的组分，温度

2、，飞灰都会对汞的转化处置产生影响。本文主要引见了燃煤烟气中重金属汞的排放、形状转化及分布情况，着重论述了燃煤烟气中汞的排放规律和控制方法，并做了相应的分析与总结。本文采用飞灰改性，并在飞灰中参与壳聚糖吸附剂，并研讨它的除汞效率。同时也对未来燃煤烟气汞污染控制技术做了新的展望。关键词：清洁火电厂；汞；飞灰；改性；壳聚糖THE MERCURY EMISSION LAW ANALYSIS AND CONTROL METHODS OF CLEAN COAL-FIRED POWER PLANTAbstractCoal-fired power plant mercury pollution has bec

3、ome the SO pollution was another major pollution problems. Coal-fired flue gas mercury control research is one of the important environmental issues. Thermal power plant flue gas mercury pollution has been attached great importance to the development of efficient, low-cost, no secondary pollution fl

4、ue gas mercury removal technology has become the focus of the study, the construction of cleaner and more environmentally friendly thermal power plants has become a trend. Coal-fired power plants at home and abroad in the form of mercury in the flue gas distribution has been a lot of research, but o

5、n the mechanism of mercury species and transformation is still in the exploratory stage. The flue gas composition, temperature, conversion of fly ash will be handled on the impact of mercury. Heavy metals mercury emissions in coal-fired flue gas to form transformation and distribution, focuses on co

6、al-fired flue gas mercury emissions rules and control methods, and response analysis and summary of future coal-fired flue gas mercury pollution control technology to do a new outlook.At present,we shall add the chitosan into the modified fly ash and study its adsorption efficiency.Key words: clean

7、coal-fired power plants; mercury; flue gas;modification; chitosan华北电力大学科技学院本科毕业设计论文目 录 TOC o - h z u HYPERLINK l _Toc 摘 要 PAGEREF _Toc h I HYPERLINK l _Toc Abstract PAGEREF _Toc h II HYPERLINK l _Toc 绪 论 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 研讨火电厂汞排放规律的意义 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 国内外研讨现状 PAGERE

8、F _Toc h HYPERLINK l _Toc . 汞的形状及特点 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 燃煤电厂烟气脱汞概述 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 本文主要内容及研讨方法 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 汞的监测方法及排放规律 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 常用的汞的监测方法 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 我国燃煤电厂汞排放现状 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 汞的化学形

9、状 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 汞在煤中的存在形状 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 燃煤过程中汞的形状变化 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 汞的排放规律及其影响要素 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 汞的排放规律 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 影响汞形状转化的化学要素 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 电厂金属汞的排放控制方法及评价 PAGEREF _Toc h HYPERLINK

10、l _Toc . 国内外有关汞控制技术的研讨现状及分析 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 汞排放的控制方法 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 吸附剂吸附法 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 脱硫设备对除汞的效果 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 脱硝设备对汞的影响 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 飞灰除汞法 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 除汞方法的评价 PAGEREF _Toc h HY

11、PERLINK l _Toc 燃煤飞灰与汞的相互作用机制 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 燃煤飞灰的根本性质 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 形状特征 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 化学成分 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 物相组成及其他性质 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 矿物组成 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 活性 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _T

12、oc . 物理性能 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 矿物加工性质 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 飞灰汞分布及残炭物化性质 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 飞灰来源和分析方法 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 飞灰各组分的汞分布 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 残炭粒径分布 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 残炭化学组成 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc

13、. 残炭微观形状 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 飞灰改性后对汞的脱除 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 改性方法 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 温度对改性飞灰除汞影响 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 吸附剂制备及实验方法 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 实验资料的预备 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .飞灰的工业分析 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .壳聚

14、糖 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 实验步骤 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 吸附剂的制备 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .模拟烟气除汞实验设计 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 结 论 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 参考文献 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 致 谢 PAGEREF _Toc h PAGE 36 绪 论. 研讨火电厂汞排放规律的意义我国是世界产煤大国，煤炭产量占世界的%，同时也是

15、一个燃煤大国，能源耗费主要以煤炭为主，能源构造中燃煤所占的总比例高达%，煤熄灭后所产生的污染物SOx和NOx早已引起人们和社会的广泛关注与注重。如今燃煤呵斥的痕量元素(如Hg、Pb、As、Se等)污染问题也正在引起人们的关注，特别是燃煤所呵斥的重金属汞污染。从世界范围来看，由于人为活动所呵斥的汞排放占汞排放总量的%，其中燃煤电厂汞的排放占主要位置。据美国环境维护机构估计，年至年，美国由于人类活动排出的汞达t，其中约%是由熄灭源产生的。我国年至年,燃煤呵斥的汞排放量累计到达t，每年增速为.%，年燃煤呵斥的汞排放量估算为t。汞是有剧毒性的微量元素，它具有挥发性和积累性。作为重点控制的重金属之一，过

16、量的汞排放不仅会污染空气，而且会经过各种环境界面的交换，向水、土壤迁移，对生态环境和人体安康产生危害。人为的活动中汞主要来源于燃煤，火电厂的重金属污染主要于煤的熄灭。据统计，燃煤电厂的汞排放量占到大气汞排放总量的/，位居各行业之首。王启超等人在年曾对中国各省煤中的汞含量进展了丈量，汞的平均含量为.mg/kg，其中电力煤熄灭奉献了%的汞。美国环保署于年月公布了，成为世界上第一个针对燃煤电厂汞排放实施限制规范的国家。中国作为煤炭耗费大国，燃煤电厂每年排放大量的汞。因此，我国根据建立环境友好型，资源节约型社会的要求，结合本身开展情况，为大力建立清洁火电厂的目的要求，于年出台了GB-，其中明确规定汞及

17、其化合物浓度限值为.mg/m年月日起实施，这必将给我过火电厂污染治理带来严峻考验，技术、经济及环境可行的脱汞技术必将成为开展的需求。. 国内外研讨现状我国关于汞排放和控制技术研讨的起步较晚，但近年来针对汞污染日趋严重的情下，我国逐渐推进汞污染治理的系列措施。年月发布的，进一步要求火电机组进展脱硫、脱硝、除尘和除汞，推进建立清洁火电厂。同时，中，也对燃煤电厂汞排放控制任务做了安排。年月环保部发布了，把开展全国汞污染源调查，对典型区域和重点行业汞污染源进展监测评价，组织开展燃煤电厂大气污染控制十点列为重要义务。年月发布的GB-，规定了火力发电锅炉的汞及其化合物的排放限值为.mg/m，该限值于年月日

18、起实施。这一系列的举措和新规范的公布阐明了我国政府在汞污染排放和控制方面的决心，也给燃煤火电厂提出了新的要求和挑战。上世纪年代后期，即使是北欧、北美远离工业区的湖泊，科学家也发现鱼体内甲基汞的含量超标。年北极检测和评价组的研讨人员在北极生物体内发现较高浓度的汞。汞污染的全球性问题逐渐遭到关注。国际科学界、世界卫生组织及各国政府分别把汞列为污染物。年，结合国环境规划署UNEP初次公布了。同时，两年一次的结合国环境会议都会将汞污染列为讨论对象。年月美国环保署发布了，初次规定了火电厂的汞排放，成为世界上第一个规定汞排放规范的法规。年欧盟出台了制止汞出口的相关法规，要求欧盟成员国制止出口任何含汞产品。

19、针对抑制汞污染这一全球性事件，各国政府也在不断加强沟通与协作。在年于肯尼亚举行的全球环境部长会议上，就建立全球汞污染限制条约进展了谈判。年月，结合国环境规划署组织的首轮政府间汞问题谈判在瑞典斯德哥尔摩正式启动，该谈判审议了国际汞污染控制公约草案。可见，控制汞污染排放，治理汞污染已成为全球环境维护的大趋势。. 汞的形状及特点通常在煤粉炉中，炉膛温度范围大约是 ，几乎一切煤中的汞包括无机汞和有机汞转变成Hg+，并以气态汞的方式存在于烟气中。在烟气流向烟囱出口的过程中，烟气的温度逐渐降低，Hg会与其它烟气成分及飞灰颗粒发生一系列相应的化学反响，排放烟气中汞主要以气态元素汞Hg、气态氧化汞Hg+和颗粒

20、态汞(Hgp)方式存在。废气中汞形状分布主要与燃煤中氯元素含量和温度的影响有关，气态汞在温度小于时主要以HgCl为主，大于以Hg为主， 之间二者共存。但是受煤种等要素的影响，气相汞的形状分布变化较大，气态汞中Hg与Hg+的比例从：到:不等，大约:左右。燃煤熄灭时大部分汞被排入大气，进入飞灰和底灰的只占小部分，飞灰中汞约占.，烟气中汞占 .，进入底灰的汞仅占约%。不同形状的汞具有不同的物理、化学特性和生物特性。颗粒态汞Hgp绝大部分可被除尘、湿法脱硫等烟气净化安装捕集去除。Hg+可溶于水，也易于被颗粒物所吸附，易于捕集和控制，被释放到大气中主要是呵斥局地污染，Hg+被加热到 左右可复原为Hg。气

21、态元素汞Hg不溶于水且极易挥发，难于控制，传输间隔 远，对环境影响大，但Hg可被催化氧化为Hg+。假设排入大气，Hg+和Hgp在大气中停留时间只需几天，而Hg那么可停留一年，因此Hg是汞赋存方式中相对难已脱除的部分。. 燃煤电厂烟气脱汞概述洗选煤技术在煤进入锅炉熄灭之前的常规洗选过程有助于减少汞的排放。普通来说，汞元素与其他矿物质类似，主要存在于无机物种，当在煤粉浆液中参与有机浮选剂进展浮选时，有机物主要成分是浮选物，而无机矿物质主要成为无机矿渣，这样汞与其他重金属元素那么会大量的富集在浮选废矿渣中，从而起到了部分除去煤中重金属汞的作用。美国能源部DOE研讨利用先进洗煤技术使煤在进入锅炉之前就

22、得到进一步清洁，如浮选柱、选择性油聚会和重液旋流器等方法在提高煤除汞率方面很有潜力。Smit等人以五种原煤为实验对象，分别利用柱状泡沫浮选柱、选择性油聚会法洗煤，并测试洗煤前后煤中汞含量的变化情况。柱状泡沫浮选柱洗煤后原煤中汞含量减少了%，平均减少了%；传统洗煤法和柱状泡沫浮选柱法结合运用后，原煤中汞含量减少了%，平均减少了%；选择性油聚会法洗煤后原煤中汞含量减少了%，平均减少了%；传统洗煤法和选择性油聚会法结合运用后，原煤中汞含量减少了%，平均减少了%。除尘器捕获炉子排放汞的生成物的量主要遭到煤中氯含量和温度的影响。热端静电除尘在高温下，所排放的Hg的百分比很高。对于冷端静电除尘器入口端温度

23、较低，在氯含量较高的情况下，有%的微粒态汞被氧化。在煤中氯含量较高的情况下，所生成汞污染物的数据相当离散，其中部分缘由是遭到煤中其他要素的影响，包括飞灰中碳含量以及废气中酸性气体的浓度等。大部分燃煤电厂为静电除尘器或布袋式除尘器，且除尘效率较高，普通为%以上，烟气中以颗粒态方式存在的固相汞可经过上述两种除尘器有效去除。上述两种除尘器可以脱除高比电阻粉尘和细微粉尘，尤其在脱除细微尘方面有独特的效果，大约能去除%的总汞。脱硫设备除汞利用脱硫安装可以去除一定量的汞。在脱硫设备中运用的吸附剂如石灰或石灰石对气态汞有一定的氧化作用，而且石灰或石灰石对二价汞的去除具有很好的效果。湿法脱硫安装中WFGD可以

24、将烟气中%的Hg+除去，假设利用催化剂将烟气中的HgO转化为Hg+，WFGD的除汞效果将会大大提高。当烟气中存在SO时，虽然由于SO和钙基之间发生化学反响使孔外表积减少，但是吸附HgO的才干加强。一方面SO和钙基吸附剂化学反响的产物有利于吸附HgO，另一方面两种污染物在钙基吸附剂吸附不存在活性点竞争，因此添加钙基吸附剂的活性点可以提高脱汞效果。煤中氯元素、烟气温度以及烟气停留时间等要素影响烟气中汞形状。烟气经过脱硫设备后，总汞的去除率普通为%以上，Hg+的去除率约为%以上，不溶性氧化汞的去除率几乎为零。脱硝设备对汞的氧化利用脱硝安装也可以去除一定量的汞。常见的脱硝工艺有选择性催化复原SCR和选

25、择性非催化复原(SNCR)两种。NOx的选择性复原对于氧化汞非常有效，脱硝工艺可以将强烟气中汞的氧化而添加未来烟气脱硫FGD对汞的去除率。目前大部分的燃煤电厂采用石灰石石膏湿法脱硫，脱硫设备温度相对较低，有利于HgO的氧化和Hg+的吸收。在湿法脱硫系统中，由于Hg+易溶于水，容易与石灰石或石灰吸附剂反响，能去除月%的Hg+。Hg+所占比例是影响脱硫设备对汞去除率的主要要素，因此提高烟气中的Hg+的比例，将直接影响脱硫设备对汞的去除效果。在湿法脱硫系统中，洗涤液有时会使氧化态汞经过复原反响复原成元素汞，呵斥汞的二次污染。运用一些化学添加剂可以阻止这种情况发生。活性炭吸附活性炭吸附脱汞性能与其物理

26、化学性质亲密相关。其物理属性如外表积、孔尺寸分布、颗粒粒径分布等，化学特征包括外表活性官能团、水分含量等对活性炭吸附汞才干有较大影响。普通活性炭对汞的捕获才干随着外表积和孔体积的增大而提高；孔的尺寸也是据顶汞吸附才干的关键要素，孔的尺寸必需足够大以便于Hg和Hg+能自在进入炭吸附剂内部。颗粒的尺寸越大，进入内外表的分子越多，其吸附才干也就越大。同时，活性炭捕获汞的才干还与烟气温度、汞浓度、烟气组成等其它多种要素有关。活性炭颗粒在滤料外表的堆积速率也对脱汞性能有重要影响，汞脱除率随着过滤速率的添加而细微添加，这是由于气流速率的添加促进了吸附剂与汞混合和分散。目前，活性炭作为气态汞的吸附剂得到了广

27、泛运用。用活性炭吸附烟气中的汞可以经过以下两种方式，一种在颗粒脱除安装前喷入粉末状活性炭PAC(Powdered Activated Carbon)；另一种是将烟气经过活性炭吸附床GAC(Granular Activated Carbon)。即将活性炭直接喷入烟气中，活性炭颗粒吸附汞的过程终了后由其下游的静电除尘器或布袋除尘器除去；而GAC普通安排在脱硫安装和除尘器的后面，作为烟气排入大气的最后一个清洁安装，可以到达较好的除汞效果。飞灰除汞燃煤飞灰是一种高度分散的微细颗粒集合体，主要由氧化硅玻璃微珠组成，粒径微米，根据颗粒外形可分为球形颗粒与不规那么颗粒。球形颗粒又可分为低铁质玻璃微珠与高铁质

28、玻璃微珠，假设根据其在水中沉降性能的差别，那么可分出漂珠、轻珠和沉珠。燃煤飞灰是一种火山灰质资料，来源于煤中无极组分，而煤中无极组分以粘土矿物为主，另外有少量黄铁矿、方解石、石英等矿物。因此燃煤飞灰化学成分以二氧化硅和三氧化二铝为主。燃煤产生的飞灰能吸附烟气中的汞，因此飞灰是影响烟气中汞形状分布的一个重要要素。飞灰对汞的吸附主要经过以下途径：物理吸附、化学吸附、化学反响以及三者的结合。飞灰对汞的吸附也与飞灰粒径大小有关，王起超等人的研讨阐明，飞灰中汞的含量随粒径的减小而增大由于飞灰粒径越小，比外表积越大，这一规律阐明汞在飞灰中呈外表富集形状。钙基吸附剂采用钙基类物质Ca(OH)、CaO、CaC

29、O研讨汞的脱除，会发现基剂类物质的脱除效率与燃煤或废弃物熄灭的烟气中共存在的化学方式有很大联络，研讨结果阐明，钙基类物质如Ca(OH)对HgCl的吸附效率可以到达%，碱性吸附剂如CaO同样也可以很好地吸附HgCl，但是对于单质汞的吸附率却很低。废弃物熄灭所产生的烟气中主要以二价汞的方式存在普通以为主要以HgCl的方式存在，而燃煤烟气中单质汞Hg的比例相对要高一些。因此也就可以解释在废弃物熄灭炉中利用钙基类物质除汞可以得到较好的效果，而对于燃煤烟气中汞的去除效果却不尽如人意。其它吸附剂还有人提出利用沸石、膨润土、木炭、脉冲电晕等离子脱汞的方法，并且汲取几种方法优点设计出的对各种形状的汞均有较好作

30、用的综合脱汞法。还有研制新型吸附剂如壳聚糖和二氧化钛等，具有价钱廉价，制造简单，运用方便和效率高等优点。沸石具有独特的四面体构造，在吸附和催化过程中显示出很高的选择性，尤其在气体分别方面表现良好。沸石分为天然沸石和合成沸石两类。Morency在燃煤烟气中对单质汞Hg进展实验，结果阐明沸石在高温暖低温下都可以吸附Hg和Hg+，目前主要集中在添加剂的研讨方面，研讨者希望可以找到某种试剂，利用之将沸石资料进展处置，从而能大幅度提高除汞吸附才干。. 本文主要内容及研讨方法火力发电厂呵斥的环境污染不容忽视，除了粉尘污染，二氧化氮及氮氧化物污染外，其呵斥的重金属污染日益严重。其中汞以其毒性及生物累积性对环

31、境和人体呵斥极大危害。在城市中燃煤导致的汞污染越来越严重，研讨显示燃煤烟气中汞排放，特别是大型燃煤电站锅炉汞的排放，在部分汞的循环中具有相当的危害性，应该引起充分注重，针对燃煤汞排放规律进展抑制研讨具有一定的实际意义和适用价值。本文的研讨内容及研讨方法如下：了解汞的物化特性及燃煤汞的生成规律。研讨烟气成分对汞生成的影响及电站锅炉汞的排放规律。了解目前电站重金属汞的排放控制方法，分析各自的优缺陷。本论文拟采用参与壳聚糖的改性飞灰作为吸附剂，经过模拟烟气除汞实验研讨经改性后飞灰的除汞效果。 汞的监测方法及排放规律. 常用的汞的监测方法为实时监控各个电厂汞的排放，要求燃煤电厂安装可行的汞监测设备，汞

32、的监测方法主要有以下几种：安达略法OHM、A法和B法。安达略法OHM安达略法是美国环保署EPA和能源部DOE等机构引荐的汞测试分析的规范方法。该方法烟气取样系统主要由加热保温系统、灰粒过滤系统、烟气吸收系统以及厕灵控制系统等组成图-。安达略法是从采样点抽取烟气，首先过滤除灰，Hgp也就与粉尘一同被搜集在滤膜上，随后烟气先后依次经过三个装有KCl溶液的吸收瓶，其中Hg+被吸收；取样系统从烟气流中等速取样，取样管线的温度维持在左右。烟气中的飞灰由位于取样枪前端的石英纤维滤筒捕获，并由此得到颗粒汞(HgP)含量；过滤后的烟气依次经过个吸收瓶，吸收烟气中氧化态汞(Hg+)和元素态汞(Hg)，号号吸收瓶

33、盛有mol/L的KCl溶液，用于吸收烟气中的氧化态汞(Hg+)；号吸收瓶中为%HNO和%HO的混和水溶液，号号吸收瓶为%KMnO(w/v)和%HSO(v/v)的混和水溶液，用于吸收烟气中的元素态汞(Hg)；号吸收瓶中装有g硅胶；用于吸收烟气中的水分。取样时，将个吸收瓶同时置于冰浴箱中冷却，在约h的取样时间内抽取.m(规范形状下)的烟气.取样终了后，进展样品恢复，并对煤样、灰样和各种吸收液进展消解；最后用(CVAFS)分析测定样品中汞的浓度。图-烟气汞OHM的采样流程A法A法是用装有烟尘过滤安装的采样探头将烟气从烟道或烟囱中抽取出来，用管线将其经过汞转换器，将Hg+转化复原为Hg，再直接送至检测

34、器，监测数据又直接被传输到记录、储存系统图-。Hg+转化为Hg的方法通常采用高温转化或催化转化。该方法可以直接延续的获得汞浓度数据，即实现延续在线监测，监测限及精度与采样及分析系统的仪器配置有关，可以满足燃煤电厂气态汞排放浓度监测的需求。该方法适用于地面采样口、烟囱出口处和带有监测平台的采样口，代表性监测设备有美国汞研讨中心采用汞在线监测系统、IRM-在线式烟道气汞分析仪等。A法设备系统高度集成化，操作简单，但由于运转维护难度较大，系统的稳定性与可靠性仍是各主要仪器消费商需求处理提高的技术难题，也是该技术仍未在世界大多数国家电厂中广泛采用的缘由之一。图- A法采样系统图B法B法操作简单，先对烟

35、气进展抽气采样，用填充有公用吸附材质活性炭等的吸附管捕集烟气中的气态汞，并记录采样流量。然后将样品送至分析部门单元进展分析图-，计算烟道气中汞的浓度。该方法由于需求人工干涉操作，又被称为手工方法。采样与分析各自独立进展，采样时间根据监测需求可从min至数个月，样品分析可送至专门的分析部门进展，也可由电厂自行完成。相对于另外两种方法，B法的设备系统与操作都非常简单，价钱低廉，测得的汞浓度的数据准确度和精度都较高。但是，该方法要求抽取经净化后的干净烟气进展分析，采样点该当设置在烟气净化安装后，如石灰石石膏湿法烟气脱硫系统FGD后，或烟囱上。图- B法采样系统图. 我国燃煤电厂汞排放现状我国发电主要

36、以燃煤电厂为主，每年燃煤电厂的汞排放量占全年汞总排放量的很大比重。王启超等人研讨了中国煤炭的汞含量及主要用煤行业燃煤汞排放因子，并结合有关统计资料计算了我国各行业和各地域燃煤汞的排放量。胡长兴等人在实测的典型电站燃煤锅炉汞排放数据根底上，确定了燃煤锅炉系统各部分的汞影响系数，建立了典型电厂燃煤汞排放估算模型，估算每Mw机组总汞排放量在kg/a左右。蒋靖坤等人按经济部门、燃料类型、熄灭方式和污染控制技术将排放源划分为种不同类型，根据各类型的煤炭消费量、燃料含汞量和汞排放因子计算汞排放量，计算出电力汞占汞全年排放量的%。他们需求在日常的消费中不断细入深化，摸清各种典型燃煤电厂的汞排放规律，开发汞排

37、放量计算模型，建立汞排放清单，为制定更加合理有效的控制汞排放措施做预备。. 汞的化学形状. 汞在煤中的存在形状煤中汞的赋存形状是决议煤加工利用过程及其废弃物对环境影响大小的主要要素，虽然有学者提出煤中存在与有机煤岩组分结合的有机汞化合物，但煤中的汞主要还是以与无机物构造的方式存在。汞在煤中主要存在于矿物质中，且主要赋存在黄铁矿内，在后期热液成因的黄铁矿内汞尤为富集。汞是典型的亲铜元素，除黄铁矿外，其它硫化物和硒物中也会含有汞。煤中汞含量与硫含量呈显著正相关,与铁也有一定的相关性，而与铝、钙、镁的相关性很差。煤中汞分为可交换态、硫化物结合态、有机物结合态和残渣态种形状，其进展的延续化学浸取实验显

38、示，汞的赋存形状主要是硫化物结合态和残态，可交换态和有机物结合态都极少。因此以为，汞是亲硫元素，从其化学性质来说，汞在自然界中应该主要以硫化物形状存在，但是不同煤种中各种形状的汞的比例不同。. 燃煤过程中汞的形状变化汞在烟气中主要有种方式：气态零阶汞(Hg，g)、气态二价汞(Hg+，g)和颗粒态汞(Hg，p)。煤中汞可以在左右的低温下挥发。在燃煤电厂烟道气中汞的形状会发生一系列的变化图-。在通常的炉膛温度范围内，元素汞是汞的热力稳定方式，而大部分汞的化合物是热力不稳定的，它们将分解成元素汞。采用化学热力学平衡计算模型FACT预告典型煤熄灭条件下的烟气中(温度范围为K，压力为.Pa,过量空气系数

39、为.的氧化性气氛)汞元素的形状分布，以为在高于K的炉内熄灭温度下，单质汞是汞的热力稳定方式，%以上的汞以单质汞的方式存在于气相中。在熄灭室的下游，随着烟气温度的降低，汞在熄灭所产生的氧化性气氛的烟气中将发生一系列化学反响而构成二价汞的化合物。在K以下温度程度(通常是烟气经过除尘器的温度范围)的氧化性气氛烟气中，没有氯元素存在时，汞可以构成固体方式的硫酸盐硫酸汞。硫酸汞凝结在细微飞灰颗粒的外表上，当烟气中存在氯元素(氯普通以氯化氢的方式存在于烟气中)时，烟气中%的汞以氯化汞的方式存在。经过实验研讨那么以为烟气中的汞因被飞灰吸附，主要以颗粒态的方式存在，而以气态方式存在的汞较少。由于汞的氧化反响主

40、要由动力学要素所控制，烟气在烟道的停留时间短，氧化反响还没有到达平衡形状，因此单质汞是气态汞的主要方式，占气态汞总量的%,二价汞只占很少比例。 图- 燃煤电厂烟道气中汞的转化表示图. 汞的排放规律及其影响要素. 汞的排放规律现以某MW燃煤电站锅炉系统的汞排放来举例阐明。此燃煤锅炉系统的配置主要由直吹式煤粉磨煤机、炉膛、省煤器、空气预热器、电除尘器、湿法烟气脱硫安装(FGD)、引风机和烟囱等组成。该电站锅炉采用带有低NOx熄灭器的前墙式布置，锅炉尾部装有电除尘器和湿法烟气脱硫安装，图-为电站锅炉系统和样品取样表示图。由图中可以看出，%燃料汞在经过黄铁矿排除器后，有%被脱除了，煤粉经炉膛熄灭后，含

41、汞的烟气在流经电除尘设备时被脱除了%，随后经过的烟气脱硫安装脱汞量最大，为%。但同时，他们也能看出，虽然经过多个设备的脱除，但是仍有%的汞随烟气被释放到环境中，这占整个汞量的很大一部分，阐明现有燃煤锅炉队汞的脱除效率仍不失很高。为了调查电除尘器和湿法烟气脱硫安装对汞形状分布和汞脱除效率的影响，采用OHM方法对电除尘和脱硫塔前后烟气中的汞浓度进展了丈量。在电除尘器进口处颗粒汞占总汞的比例为.%，元素态汞占总气态汞的比例为.%，当烟气流经电除尘器时，吸附颗粒汞的飞灰被捕集下来，实现.%的汞脱除效率。在湿法脱硫塔进口处和烟囱处元素态汞占总气态汞的比例分别为.%和.%，当烟气经湿法脱硫塔时，氧化态汞溶

42、解于脱硫浆液中，实现了.%的汞脱硫效率，其中Hg+的脱除效率约为%.普通,配备湿法烟气脱硫安装的净化系统可脱除%以上的SO，同时可脱除%以上的Hg+。对本锅炉系统，其Hg+脱除效率偏低的主要缘由在于遭到%FGD旁路烟气的影响，最终导致约%的Hg+排放到环境中 。图- 电站锅炉系统和样品取样表示图. 影响汞形状转化的化学要素含氯物质 烟气组分会影响汞在烟气中的形状分布，其关键要素就是烟气中的氯元素。普通来说，氧化性气氛下，烟气中氯含量越高，烟气中Hg+和Hgp所占的比例就越高，从而汞的脱除率也就越高；复原性气氛下，氯元素对汞的形状分布没有太大影响。李扬等采用化学热动力平衡分析方法研讨阐明：少量的

43、氯元素可以大大的加强汞元素的蒸发；在氧化性烟气气氛中氯含量越高，Hg转化为Hg+的起点温度也就越高，Hg+作为稳定相的温度范围也就越宽，Hg+所占比例也就越大。含氯物质在很大程度上提高了汞的转化率，烟气中的O可以促进氯化物对Hg的氧化。普通条件下相关的反响途径如下： (-) - Kyung Bo Ko等利用介质阻挠放电等离子体法进展了HCl对Hg氧化作用的研讨，也以为HCl有助于Hg的氧化，是由于生成的Cl原子和Cl分子在Hg氧化为HgCl的过程中起着重要作用。在含有HCl和N的气体中参与H、O、OH、HCl和Cl，反响会生成Cl和HOCl,从而加速Hg的氧化。二氧化硫气体 SO会抑制汞吸附，

44、Miller等人也在实验研讨中发现，SO的存在可以使吸附效率有所降低，模拟烟气中间歇参与SO气体之后，吸附效率下降，停顿参与后，吸附才干也并没有回到原来的程度上。在硫浸渍活性炭除汞实验中，SO与活性炭纤维接触后被吸附后占据了部分细孔和外表，使这些活性区域失去对单质汞的捕捉才干，呵斥竞争吸附，引起单质汞吸附效率下降。在氧化性气氛的烟气中，随着烟气温度的降低，单质汞将发生化学反响而生成氧化汞，硫元素的存在可以促进汞元素以固相硫酸汞(HgSO)的方式堆积下来。但烟气中高硫含量会抑制汞元素蒸气的氧化以及氯化汞的构成，使硫酸汞作为稳定相的温度范围变窄。烟气中高浓度的SO不仅会促进硫酸汞在灰粒外表凝结，而

45、且还会经过抑制Cl(g)的构成抑制HgCl(g)的构成，其反响机理如-所示： - 对于无HCl的烟气系统，研讨阐明低浓度SO可促进Hg的氧化，而高浓度的SO会抑制单质态Hg的氧化。SO气体和单质汞之间并不发生反响，因此SO气体对吸附时汞的氧化过程不起作用。但是部分SO分子会在活性炭脱汞过程中，由于活性炭外表的催化作用被氧化，以硫酸方式附着在吸附剂外表，存在于活性炭的细孔内，这对汞的脱除有不利影响。其反响式如下：SO+HO+/OHSO - 一氧化氮气体 NO既能促进单质汞的氧化也能妨碍单质汞的氧化，这取决于NO浓度的高低，而NO能与OH的反响，也是妨碍单质汞氧化的缘由。a.在不含HCl气体的模拟

46、烟气中，参与NO后单质汞的氧化率会明显添加，其机理如下： - - - 较高浓度的NO以式(-)反响为主，会引起汞转化率下降，但仍高于无NO的系统，随反响温度的升高汞的转化率逐渐降低，温度升高到K左右时，氧化汞开场分解(式(-)，汞转化率会逐渐降低。活性炭纤维外表含有的含氧官能团可以与NO反响，而气体中假设含有O那么可以加速NO的生成，此时的活性炭纤维可以充任催化剂，生成的NO与汞发生反响，那么对汞的吸附有利。Miller等人的分析研讨了NO和NO对活性炭汞吸附的影响。结果阐明，NO对汞的吸附有利，同时随着时间的添加，吸附效率逃避初始时辰有所添加；而当时存在NO时吸附效率根本上到达%，阐明NO在

47、活性炭外表可以与汞反响生成化合物，有利于汞的吸附脱除。 -b.在含HCl的模拟烟气中，NO的存在会提高汞的转化率，汞和HCl的直接反响为： -在较低温度下(K以下)，式(-)的反响速度极慢，在较高温度下经过中间反响产生Cl和Cl，使反响快速进展，生成HgCl： - - - -氧气 在各种烟气中，O均会促进Hg的氧化，但作用不及HCl明显。O对Hg的氧化作用，促使Hg向Hg+所转化，烟气成分中含氯的化合物便可以有较多的时机和Hg+发生反响。钙基添加剂 钙基类物质Ca(OH)、CaO、CaCO 容易获取，价钱低廉，是非常有效的脱硫剂，同时对脱汞也有一定的效果。美国EPA的研讨结果阐明，经过某种物理

48、与化学的作用，汞大部分会被转化为颗粒形状，例如Ca(OH)对HgCl的吸附效率可到达%，CaO也可以很好的吸附HgCl，但对于单质汞的吸附率那么很低。Andrej Stergarek等以为石膏与汞之间也存在相互作用，石膏颗粒越细，与汞的亲和力也越大，Br和Se等也和汞之间存在相互作用，有利于烟气中汞的脱除。钙基类物质同时又是脱除SO的有效脱硫剂，因此如何加强钙基类物质对汞的脱除才干，成为同时脱硫脱汞的技术关键和研讨热点。 电站金属汞的排放控制方法及评价. 国内外有关汞控制技术的研讨现状及分析燃煤电站汞排放控制研讨范围包括：烟气组分中汞的形状分布与转化、燃煤过程及烟气中汞的单相和多相反响机理、汞

49、形状的丈量、烟气中汞的脱除技术等。煤熄灭时汞大部分随烟气排入大气，进入飞灰和底灰的只占小部分。飞灰中汞约占.%.%，烟气中汞占.%.%，进入底灰的汞仅占约%。飞灰和底灰中的汞在环境中稳定性较好，不易溢出，危害性小，而以气相随烟气进入大气中的汞，特别是单质汞，可经过呼吸道进入人体，或经过干、湿沉降大范围地污染土壤和地表水体，经过食物链进入人体，危害安康。因此，控制燃煤汞污染，关键是控制烟气中的汞向大气中排放。对于燃煤烟气汞的排放控制，研讨者们提出了各种各样的控制方法，包括以活性炭吸附为代表的吸附法，利用现有脱硫安装或除尘安装的除汞法，电晕放电等离子体法，电催化氧化结合处置法等图-。图- 最普遍的

50、气体净化流程. 汞排放的控制方法. 吸附剂吸附法吸附剂吸附法主要是经过活性炭以及其他吸附剂的吸附作用来出去烟气中的汞。吸附剂对于除去零价态的汞比较有效。目前人们对于吸附过程内在机理了解并不透彻，而弄去除汞机理对于研讨开展控制汞排放的技术是至关重要的，因此需加大在这方面的研讨力度。活性炭吸附法目前被以为最接近于运用的技术是烟气中喷入活性炭颗粒脱汞，美国目前已将该技术用于渣滓熄灭炉汞污染的控制，在中等碳汞比时脱汞率%。但这项技术假设运用燃煤电站还是有一些特殊问题需求思索：()燃煤电站烟气量很大，汞浓度很低，()除尘器前活性炭颗粒的停留时间很短，()活性炭可吸附其它物质且易被灰污染。这些要素呵斥了该

51、法活性炭耗费量很大，运转本钱很高，电站难以接受。美国EPA和DOE估算结果阐明：燃煤电站如选择活性炭喷入方式，每脱除.g汞需耗资$，假设采用活性炭吸附床，每脱除.g汞需耗资$。这么大的脱汞本钱不具有现实意义。钙基吸附法由于钙基类物质容易获取，而且价钱低廉，同时又是脱除烟气中脱除SO的有效脱硫剂，假设可以在除汞方面获得一定突破，那么将会在多种污染物结合脱汞方面有很大意义，因此如何加强钙基类物质对单质汞的脱除才干，成为比较迫切需求处理的问题。 目前，主要经过两方面进展尝试以提高钙基吸收剂对汞的脱除效率：一是添加钙基类物质捕捉单质汞的活性区域；二是把氧化性物质加到钙基吸附剂中。Ghorish等人采用

52、第二种方法尝试改善生石灰CaO和硅酸盐物质CaSiO的吸附性能，结果发现改性后吸附效率有所添加。Ghorish等人在研讨HCl对钙基吸附剂的影响时发现，由于氯原子和Hg的相互作用，带有结晶水的CaSO对Hg的吸附作用大大加强了。表-添加钙基吸附剂前后燃煤电厂各部分排放物中汞含量的对比。表- 钙基吸附剂吸附效果对比表灰渣ESP灰中排空气态汞排空固态汞未加钙基吸附剂.添加钙基吸附剂.螯合吸收剂Malyuba等开发了一种新型的螯合吸附剂，该吸收剂可以直接去除烟气中气态的HgCl。该吸附剂上的活性超细胞，附着在多孔硅胶培育基上，其螯协作用的产生主要利用固定的螯合团外表的熔融盐。利用元素分析法，研讨者发

53、现该螯合吸附剂对汞具有很高的实际吸收才干。并且该吸收剂在低温下具有良好的吸附性，适宜在烟气处置最后低温阶段运用。经过评价其氯化汞的动力吸收才干，得出该吸附剂在去除二价汞方面具有极为明显的效果。研讨者利用FarFTIR，进展产物的监测，发现由巯基丙氨酸配体和捕集的氯化汞之间构成了螯合物。目前，虽然有关这类新型吸附剂脱汞特性的研讨尚处于初几阶段，但是这些技术曾经显示出很好的研讨前景。. 脱硫设备对除汞的效果脱硫设备温度较低，有利于Hg的氧化和Hg+的吸收，是目前除汞最有效的净化设备。特别是在湿法脱硫WFGD系统中，由于Hg+易溶于水，容易与石灰石或石灰吸收剂反响生成不溶于水的HgS，因此对汞的去除

54、率可以到达%。但是，湿法脱硫系统对Hg的去除影响那么较小，甚至经过湿法脱硫系统后，Hg会有一定程度的添加，这是由于溶液中的HSO-及部分金属离子对Hg+的复原作用所致，从而又复原为Hg，添加了的Hg数量。. 脱硝设备对汞的影响常见的脱硝工艺有选择性催化复原SCR和选择性非催化复原(SNCR)两种。该工艺可以加强汞的氧化，从而添加未来烟气脱硫系统对汞的去除率，德国电站实验测试发现，烟气经过SCR反响器后，Hg的所占份额质量分数由入口的%下降到了%。. 飞灰除汞法飞灰对汞的吸附主要经过物理吸附、化学吸附、化学反响或者三种方式结合的方式。燃煤飞灰是一种高度分散的微细颗粒集合体，主要由氧化硅玻璃微珠组

55、成，粒径微米，根据颗粒外形可分为球形颗粒与不规那么颗粒。球形颗粒又可分为低铁质玻璃微珠与高铁质玻璃微珠，假设根据其在水中沉降性能的差别，那么可分出漂珠、轻珠和沉珠。燃煤飞灰是一种火山灰质资料，来源于煤中无极组分，而煤中无机组分以粘土矿物为主，另外有少量黄铁矿、方解石、石英等矿物。因此燃煤飞灰化学成分以二氧化硅和三氧化二铝为主。碳含量高的飞灰具有相当于活性炭等吸附剂的吸附作用，所以可以利用飞灰来除去烟气中的汞，这种方法主要是将气态的汞吸附转化为颗粒态，进而到达脱除的目的。在满足熄灭供热条件下，控制熄灭温度、减少NO构成的同时烟气飞灰中未燃尽的碳含量会添加，添加的碳有利于吸附烟气中的汞。对于烟煤而

56、言，汞的脱除率可高达%，对于亚烟煤而言，脱汞率为%。因此，该技术对飞灰量较大的烟煤来说，比较适用。江贻满究阐明：飞灰的颗粒粒径越小，比外表积越大，飞灰吸附汞的才干越强；飞灰含碳量与汞含量呈正相关关系；亚微米级颗粒物对汞的吸附不仅与其外表积有关，而且与其比外表积也有关系。. 除汞方法的评价)采用活性炭吸附烟气中的汞具有较好的效果，但活性炭价钱昂贵，长期运用会添加电厂的本钱负担，对于如今大容量锅炉系统来说，活性炭吸附几乎没有任何大规模工业运用的前景。因此，未来活性炭吸附的运用范围也只能局限在烟气体积小、重金属浓度高的小型渣滓熄灭电站。目前，吸附剂的种类虽较多，但由于前期对汞研讨较少，绝大部分成果技

57、术尚不成熟，多处于实验室研讨阶段或小型中试阶段，还未用于工业实际。)利用烟气脱硫安装协同控制汞排放，虽然能提高现有污染物控制设备利用效率，实现Hg和SO、NOx等污染物的结合控制，但由于适用对象全部限于装机容量MW以下的中小型锅炉，而目前火电厂机组装机容量多在MW以上，烟气净化系统多采用选择性催化复原烟气脱硝+静电除尘+湿式石灰石/石膏烟气脱硫的结合布置工艺，现有研讨成果显然无法满足未来排放要求。目前，采用飞灰除汞正逐渐成为研讨的热点。和活性炭等除汞吸附剂相比，飞灰价钱低廉，更容易获得。其中，飞灰中的残炭对除汞有较好的效果，同时经过溴、碘等物质经过对飞灰进展改性，改性后的飞灰除汞效果得到进一步

58、加强。 燃煤飞灰与汞的相互作用机制. 燃煤飞灰的根本性质. 形状特征燃煤飞灰是一种高度分散的微细颗粒集合体，主要由氧化硅玻璃微珠组成，粒径m，根据颗粒的外形可以分为球形颗粒与不规那么颗粒。球形颗粒又可分为低铁质玻璃微珠与高铁质玻璃微珠，假设据其在水中沉降性能的差别，那么可分出漂珠、轻珠和沉珠；不规那么颗粒包括多孔状玻璃体，多孔炭粒以及其他碎屑和复合颗粒，以上各颗粒非常细小，只需借助电子显微镜才干详细察看其形状特征。. 化学成分燃煤飞灰是一种火山灰质资料，来源于煤中无机组分，而煤中无机组分以粘土矿物微珠，另外有少量黄铁矿、方解石、石英等矿物。因此燃煤飞灰化学成分以SiO和AlO为主，其他成分为F

59、eO、CaO、MgO、KO、NaO、SO及未燃尽有机质见表-.不同来源的煤和不同熄灭条件下产生的燃煤飞灰，其化学成分差别较大。 表- 我国个有代表性的火力发电厂燃煤飞灰的化学成分质量分数 %成分SiOAlOFeOCaOMgOKONaOSO烧失量变化范围.平均值. 物相组成及其他性质. 矿物组成燃煤飞灰以玻璃质微珠为主，其次为结晶相，主要结晶相为莫来石、磁铁石、赤铁矿、石英、方解石等。玻璃相是燃煤飞灰的主要结晶相，燃煤飞灰玻璃质微珠及多孔体均以玻璃体为主，玻璃体含量为%，玻璃体在高温煅烧中储存了较高的化学内能，是燃煤飞灰活性的来源。莫来石是燃煤飞灰中存在的SiO和AlO再电厂锅炉熄灭过程中构成的

60、。SEM下偶尔可以见到莫来石的针状自形晶集合体，莫来石含量在.%.%之间，其变化与煤粉中AlO的含量、煤粉熄灭时的炉膛温度等诸多要素有关。磁铁矿和赤铁矿是燃煤飞灰中铁的主要赋存形状，普通磁铁矿含量较高。石英为燃煤飞灰中的原生矿物，常量棱角状，不规那么颗粒，粒度m不等，含量不高。. 活性活性，也称为火山灰活性，指燃煤飞灰可以与石灰生成具有胶凝性能水化物。燃煤飞灰本身没有或略有水硬胶凝性能，但在水分存在，特别是在水热处置蒸压养护的条件下，能与Ca(OH)等碱性物质发生反响，生成水硬胶凝性能水化物。燃煤飞灰活性与燃煤飞灰化学成分、玻璃体含量、细度、熄灭条件、搜集方式等要素有关。普通SiO含水量高，熄