王偉樂蘇

（內蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責任公司，內蒙古呼和浩特 010206）

1 燃煤電廠生產(chǎn)煙氣中的汞

1.1 燃煤電廠生產(chǎn)煙氣中汞的形態(tài)

燃煤電廠生產(chǎn)煙氣中汞的形態(tài)與燃燒煤種、鍋爐燃燒方式、運行條件、除塵類型以及生產(chǎn)布置格局等都有關系，改變其煙氣中汞的形態(tài)就必須改變上述內容?？偣且詥钨|汞、顆粒態(tài)汞、二價汞3 種形態(tài)存在，大致來講就是以氣態(tài)形式存在于煙氣中。根據(jù)我國燃煤電廠生產(chǎn)過程中煙氣汞的存在形式分析，約20%存在于燃煤機組中，80%存在于生產(chǎn)尾部煙氣中，伴隨著煙氣溫度的不斷下降，其中有部分單價汞會直接轉化為顆粒態(tài)汞以及離子汞；另外還有一部分被氧化后的二價汞，二價汞會溶于工業(yè)生產(chǎn)廢水中，最終沉淀于土壤之中，侵害人類動物食物鏈，造成更大危害影響。針對燃煤電廠生產(chǎn)煙氣中的汞排放檢查、汞污染控制是相當有必要的，燃煤電廠必須運用最先進的汞檢測與脫汞技術方法[1]。

1.2 燃煤電廠生產(chǎn)煙氣中汞的檢測方法

煙氣中汞的檢測目前主要有兩種方法，分別為在線分析法和取樣分析法。汞的形態(tài)不盡相同，需要采用不同的檢測方法，準確控制煙氣中汞的排放含量。以下簡單介紹目前在技術性上比較領先的汞的在線檢測技術。

汞的在線檢測技術是在傳統(tǒng)安大略（OHM）法基礎之上提出的，它能夠精確檢測燃煤電廠生產(chǎn)煙氣中汞的含量，且分析方法、效果應用到位。不過該方法取樣時間偏長，在取樣后需要對樣品再進行復原與消解操作，此時需要結合汞分析儀對檢測結果進行分析，其檢測過程相對復雜繁瑣。目前所采用的汞在線連續(xù)監(jiān)測技術能夠實現(xiàn)對單質汞、二價汞和顆粒態(tài)汞的實時在線連續(xù)檢測，再通過加熱使汞氣自然蒸發(fā)。運用到氬氣作為載氣便攜裝置，配合原子熒光發(fā)射器對汞蒸氣波長進行分析，將得到的熒光光譜強弱與汞蒸氣含量比進行對比，檢測出熒光光譜強度。目前在國內，這種在線監(jiān)測技術非常流行，它對于汞污染的控制相當?shù)轿?，也得到了環(huán)保監(jiān)督部門的認可與批準。為更好適應國家環(huán)保檢測要求，近年來各地燃煤電廠對于汞實時動態(tài)在線檢測技術的研究也愈發(fā)深入，甚至已經(jīng)成為我國科研院所的重點研究技術之一[2]。

2 燃煤電廠生產(chǎn)煙氣脫汞技術

2.1 煙氣脫汞技術的研究應用

傳統(tǒng)燃煤電廠在建設期間少有考慮到煙氣脫汞問題，因此可能沒有專門的脫汞設備，主要是利用燃燒后的煙氣脫汞技術。一般工況下，爐渣排放中的汞含量大約占到燃煤中汞的2%左右，另外在煙氣中氣態(tài)汞的存在形式更為明顯，大約占到90%以上，主要包含了單質汞、二價汞和顆粒態(tài)汞[3]。

2.2 活性炭吸附技術的改性

在燃煤電廠中，主要對活性炭進行活化處理，確保其濃度被控制在20%～50%，配合ZnCl 溶液、磷酸溶液、銨鹽溶液等大約浸泡24 h 左右，最后進行烘干處理。烘干后的活性炭可直接放置在炭化爐中，配合氮氣保護進行加熱活化，再配合水蒸氣進行活化，確?；钚蕴课郊夹g實施溫度最高達到1100 ℃，如此保持最長240 min 即可停止加熱。在自然冷卻后，再進行110 ℃真空干燥，予以備用即可。

2.3 活性炭載銀制備技術應用

基于真空干燥技術在恒溫狀態(tài)下利用銀離子溶液與0.1～1 mg/L 活性炭進行混合實驗，選擇在恒溫水狀態(tài)下連續(xù)振蕩約24 h，最終過濾溶液部分，采用蒸餾水對活性炭進行反復沖洗即可，在最高110 ℃的真空環(huán)境下烘干即可。

在改性與載銀活性炭處理方面，一方面需要保留活性炭相對巨大的比表面積，一方面也需要優(yōu)化調整其吸附量，提高其吸附速度，確保其再生能力進一步加強。在該過程中，需要利用活性炭載銀制備活性汞，確保汞以蒸汽形式正常溢出，最后對汞蒸汽進行冷凝后再進行二次回收[4]。

2.4 低溫等離子體脫附技術應用

如果對載銀活性炭進行煙氣吸附，分析其汞飽和濃度，可考慮利用低溫等離子體對其進行再生二次處理，保證在一定條件下快速物理分解汞，讓汞以污染最小的蒸汽形式溢出即可?？煽紤]采用低溫等離子體反應器，其再生時間控制在60 min 內，利用氣體放電產(chǎn)生低溫等離子體對活性炭進行深度吸附，避免采用加熱或減壓操作，其能耗相對較低，放電速度相對較快，工藝流程十分簡單。

如此做法對汞脫附非常有利，具體可總結6 點：①在氣體放電過程中會產(chǎn)生大量高能電子、活性離子和自由基團；②考慮到高能電子轟擊作用明顯，它導致活性炭固體表面吸附基態(tài)中心分子、原子、離子與亞穩(wěn)態(tài)物質脫附能力增強，導致激發(fā)態(tài)分子快速解離；③考慮到等離子體中的活性離子對活性炭表面具有轟擊作用，它會直接引發(fā)動能傳遞過程，導致汞從活性炭表面被彈射出來并參與到脫附過程中；④如果活性炭顆粒表面被轟擊也會引發(fā)化學反應，導致活性炭表面層被改性；⑤如果離子轟擊活性炭固體表面產(chǎn)生大量化學自由基，它會導致汞從吸附活性炭上直接被脫附；⑥如果等離子體化學氣體中存在穩(wěn)態(tài)自由基團，它會直接激發(fā)活性炭固體表面與汞之間形成相互化學作用，導致產(chǎn)生化學反應與脫附效應[5]。

2.5 汞蒸氣回收技術應用

如果載銀活性炭在低溫等離子工藝條件下再生，其生產(chǎn)煙氣中的汞蒸氣就會被低溫等離子冷凝處理，直接使得汞回流到儲存罐中被再利用。在該過程中，如果低溫等離子體脫附條件控制得當，其可將汞蒸氣純度控制在99.9%左右。一般在日常運作過程中，需要對汞煙氣進行熱處理?？紤]到汞自身具有較大易散性，可利用熱處理這一技術優(yōu)勢，直接對煤采取加熱形式，確保其加熱環(huán)節(jié)有效，且保證汞被有效擴散。

如果汞含量在化學排放過程中持續(xù)增加，則需要調整活性炭脫汞裝置，避免其裝置運行受阻，優(yōu)化提速其生產(chǎn)運作過程。采用流化床對于汞回收再利用是有好處的，它在煙氣通過電除塵前直接噴射活性炭顆粒，可有效吸附顆粒狀態(tài)的汞，保證煙氣在通過設備下游電除塵部分時被合理排除，專門捕捉吸附汞的活性炭部分，直接脫除煙氣中的汞。

還可采用固定床技術，固定床不同于活性炭固定吸附床方法，它在除塵器與煙氣脫硫脫銷過程中會利用到煙氣汞吸附技術，可確保煙氣中汞含量脫除到位，這也是目前燃煤電廠合理排放煙氣、降低汞污染的終端環(huán)保設施，有理想的實踐運行效果。

3 煙氣脫汞技術的適用性分析

利用活性炭汞脫附回收實驗對煙氣脫汞技術的適用性進行分析，可更好地說明活性炭在通過改性、載銀后對汞的吸附效果優(yōu)化。結合活性炭汞脫附回收實驗來進行分析：

第一步，要對活性炭進行活化處理，確保其活化前容量占到活性炭比表面積的大約1000 m2/g 左右，將活性炭直接浸入到濃度為15%的磷酸溶液中，直接浸泡約12 h 后取出晾干。晾干的活性炭可直接放入到低溫等離子體反應器中，確保其在25 ℃環(huán)境下被成功取出，配合加電壓對活性炭比表面積進行再次測量，發(fā)現(xiàn)其比表面積已經(jīng)上升到1500 m2/g，說明經(jīng)過了活性炭吸附實驗后其比表面積增加相當明顯。

第二步，確保活化后的活性炭配合鹽水進行浸泡清洗處理，在清洗后對活性炭表面的殘留雜質進行分析，將其放入到烘干箱105 ℃環(huán)境中干燥約2 h。實驗中要采用到質量濃度為0.1 mg/mL、0.2 mg/mL、0.3 mg/mL、0.5 mg/mL、1 mg/mL 的硝酸銀溶液500 mL 進行配比處理，保證其在振蕩器中維持30 ℃左右再進行恒溫振蕩處理，等待24 h 后過濾配合鹽水洗滌處理，在80～100 ℃的烘烤箱中烘干，計算其對汞的吸附量Q 應該為：Q=（C0-C）V/m。其中，C0和C 分別代表了吸附前后的汞濃度，V 代表溶液體積，m 代表活性炭質量。

在吸附銀后對活性炭的再利用進行分析，利用鹽水洗滌處理，配合85 ℃環(huán)境真空烘干，最終制備載銀，再分析脫附汞前、脫附汞后質量。結合控制低溫等離子體反應器反應條件對載銀活性汞脫附情況進一步分析，以獲得相關數(shù)據(jù)內容。

最終結合實驗結果進行分析，如果載銀活性炭在充分吸附汞并飽和以后，可考慮采用低溫等離子體反應器進行汞脫附。它的脫附效率相對較高、脫附速度快、且對活性炭的損失相對較少。通過實驗結果分析，脫附汞效率將達到至少95%以上，活性炭的損失率則不到1%[6]。

4 結語

通過探討燃煤電廠中煙氣汞的脫除技術及其技術適用性內涵，希望采用活性炭配合吸附脫除技術、冷凝器冷凝技術對活性炭進行改性活化處理，最大限度增大活性炭比表面積，最終提高活性炭的汞脫附能力，確保燃煤電廠中的煙氣中汞脫除與處理到位，將生產(chǎn)中的環(huán)境污染可能性降到最低。