于海霞

摘要：煤炭在我國能源的生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)中長期處于主導(dǎo)地位，而火力發(fā)電廠燃煤占煤炭消耗量的40%以上，是最主要的煙氣排放源。在燃煤過程中，多種有害或潛在有害的微量元素以不同形式排放到大氣中，其中汞不易被除塵器捕獲、在大氣中停留時間長、對環(huán)境和人體會造成極大的危害，因此有效控制燃煤汞排放是我國環(huán)境汞污染控制的重中之重。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;燃煤;汞排放;煙氣脫汞

從1999年開始，我國火力發(fā)電廠向大氣釋放的汞以9%的年均速率在增長，而向電站固體廢物中釋放的汞也已8%的速率在增長。按現(xiàn)有的脫汞技術(shù)和設(shè)備，到2020年，我國燃煤煙氣汞的年排放量將達到620t，如果不采取措施，按我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展對煤炭資源需求的增長，我國燃煤工業(yè)排入大氣的汞勢必會繼續(xù)增長，因此本文將就火力發(fā)電廠煙氣脫汞技術(shù)的問題展開研究。

1.我國燃煤汞排放的現(xiàn)狀

受資源結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平等因素的影響，長期以來我國都是煤炭生產(chǎn)和消耗大國，煤炭的年消耗量約占能源總消費的72.5%。調(diào)查顯示，2050年我國煤炭占一次性能源消耗的比例仍將超過50%，從我國能源資源的狀況來看，以煤炭為主體的能源結(jié)構(gòu)在今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)仍然不會改變。

一般而言，煤中汞的濃度比較低，我國煤炭中汞的平均含量約為0.22mg/kg。雖然我國燃煤中汞元素的量很少，但由于數(shù)量眾多的燃煤消耗，仍然會向大氣中釋放數(shù)量巨大的汞。Wu?et?al估算出我國在1978-1995年間，燃煤排放的大氣汞約為2400t，以每年4.8%的增長速率增長。考慮到我國對電力需求的高速增長在未來一段時期內(nèi)還將繼續(xù)，因此預(yù)計到2015年前后，電力行業(yè)將超過工業(yè)排放成為我國最大的燃煤汞排放源。

2.火力發(fā)電廠煙氣脫汞技術(shù)的分析

2.1?活性炭

作為一種常見吸附劑，活性炭不僅能去除煙氣中的汞，還可以吸附SO2、NO和HCl等?；钚蕴繉奈绞且粋€多元化的過程，它包括吸附、凝結(jié)、擴散及化學(xué)反應(yīng)等過程，與吸附劑本身的物理性質(zhì)、溫度、煙氣氣體成分、停留時間、煙氣中汞濃度、C/Hg比例等因素有關(guān)。

粉末活性炭是目前火力發(fā)電廠煙氣脫汞中使用最多的吸附劑，一般而言，隨著煙氣中Hg2+的增加，粉末活性炭對汞的捕集效率也會提高。但值得注意的是，對以下三類電廠的燃煤及污染控制設(shè)備的使用情況，粉末活性炭的成效卻并不明顯：第一類是火力發(fā)電廠燃燒低品位的煤，采用靜電除塵器，煤中的氯含量較低;第二類是火力發(fā)電廠燃燒低品位的煤，采用噴霧干燥脫硫和布袋除塵系統(tǒng);第三類是火力發(fā)電廠燃燒高硫煤，煙氣中含有的大量的三氧化硫能富集在粉末活性炭表面上，影響汞的吸附。

2.2?鈣基和飛灰

鈣基類物質(zhì)在火力發(fā)電廠十分常見，容易獲取且價格低廉，因此成為實現(xiàn)同時脫硫脫汞的研究熱點?，F(xiàn)階段對鈣基類吸附劑的研究主要集中在兩個方面：一方面是對鈣基類材料的比表面性質(zhì)進行改良，增加其比表面積;另一方面是以鈣基類材料為載體，在其表面負載具有一定氧化性能的物質(zhì)，以增強其對汞的脫除。

燃煤爐燃燒產(chǎn)生的飛灰粒徑極細，具有一定的經(jīng)濟價值，是一種潛在的汞吸附劑。飛灰對火力發(fā)電廠煙氣汞去除的效果差別很大，主要取決于飛灰中磁鐵礦的含量以及飛灰中類晶石結(jié)構(gòu)的氧化鐵含量。飛灰吸附汞的過程是一個多元化的過程，包括吸附、凝結(jié)、擴撒以及化學(xué)反應(yīng)等過程，其對汞的脫除效率與煙氣溫度、煙氣成分、飛灰成分、飛灰汞比等因素有關(guān)，另外飛灰中的多種金屬氧化物對Hg0有不同程度的催化氧化作用。

2.3?金屬及氧化物

很多金屬和金屬氧化物都能夠作為元素汞氧化的催化劑，火力發(fā)電廠使用金屬及金屬氧化物催化劑時，需要將金屬及氧化物組分負載在載體上（如蜂窩陶瓷）。例如有學(xué)者以TiO2為載體，比較了V2O5、NiO、CuO、MoO3、Fe2O3和WO3的汞氧化性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)V2O5/TiO2和CuO/TiO2在10%的負載下表現(xiàn)最優(yōu)的汞氧化性能。

貴金屬（如金、鉑、銥、銀和銅）也具有較好的脫汞效果，雖然貴金屬的價格較高，但是由于只需要少量的負載就可以達到較好的脫汞效果（將1%的貴金屬負載在99%的氧化鋁上就能在140℃使元素汞的氧化效率達到75%），并且貴金屬具有較高的元素汞轉(zhuǎn)換效率并能夠再生使用，因此我國已經(jīng)嘗試將其應(yīng)用在火力發(fā)電廠煙氣中元素汞的氧化脫除上。

2.4?SCR催化劑

事實上，火力發(fā)電廠最優(yōu)化的脫汞方式之一是將煙氣中的元素汞在現(xiàn)有的SCR裝置上，和控制氮氧化物一起，實現(xiàn)聯(lián)合脫除的模式，這一方面可以減少場地及裝置的再建和運行費用，另外也可減少含汞飛灰等電廠副產(chǎn)品的二次污染，實現(xiàn)集中控制。

SCR催化劑催化氧化元素汞的機制目前尚未完全清楚，一些學(xué)者提出了幾種可能性，大多數(shù)研究都發(fā)現(xiàn)了元素汞可以吸附在SCR催化劑的表面。一般認為SCR催化劑還原氮氧化物以及氧化元素汞分別為兩個區(qū)域進行，第一個是入口附近，這里的NH3比較多，SCR表面的活性位主要被氨占據(jù)，這個區(qū)域發(fā)生NO的還原反應(yīng);在SCR催化劑的后半程，大部分NH3被消耗，此時占據(jù)催化劑表面的主要是HCl或者Cl2，在這個區(qū)域?qū)崿F(xiàn)元素汞的氧化反應(yīng)。

目前商用SCR催化劑的主要成分是以TiO2為載體的V2O5/WO3，針對此類SCR催化劑催化氧化煙氣中元素汞的研究不僅僅局限在實驗室規(guī)模上，已經(jīng)進行過中試尺度規(guī)模的運行測試，這些研究還考察了主要的脫汞影響因素，如煙氣中主要氣體組分（HCl的濃度、NO的濃度和NO/NH3比值等）、煙氣溫度和燃煤類型等的影響。

3.小結(jié)

目前我國火力發(fā)電廠還沒有一項成熟、可應(yīng)用的脫汞技術(shù)，大部分脫汞技術(shù)還處于實驗室研究階段。日后針對火力發(fā)電廠煙氣脫汞的研究重點將集中在如何有效利用現(xiàn)有污染控制設(shè)備以提高汞的脫除效率，走復(fù)合式污染控制的道路。因此，利用煙氣脫硝的控制設(shè)備來實現(xiàn)協(xié)同脫汞有明顯的優(yōu)勢，其應(yīng)用前景非常廣闊。

參考文獻：

[1]何勝.燃煤煙氣汞催化氧化的試驗和機理研究[D].浙江大學(xué)，2009.

[2]胡長興.燃煤電站汞排放及活性炭穩(wěn)定吸附機理研究[D].浙江大學(xué)，2007.

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如果以上分析能為這方面提供一點見解的話，我希望在不久的將來，能為解決此問題及延長襯板的使用壽命做出自己的貢獻。

參考文獻?：

[1]廖漢元等編著.《顎式破碎機》[M].?北京：機械工業(yè)出版社.1998

[2]劉省秋，母福生.《復(fù)擺顎式破碎機機構(gòu)分析》[J].湖南有色金屬.1995

[3]劉鴻文主編.《材料力學(xué)》.高等教育出版社.2004.