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0前言

2013年1月19日，各國(guó)政府已經(jīng)就簽署一個(gè)性的，具有法律約束力的，以減少汞排放的《水俁公約》“MinamataConventiononMercury”達(dá)成一致[1]。該條約將于2013年10月在日本舉行的環(huán)境規(guī)劃署特別會(huì)議上開(kāi)始簽署，有望在一到兩年后生效并開(kāi)始執(zhí)行，中國(guó)也將成為締約國(guó)之一[2]。

汞之所以能受到關(guān)注是因?yàn)樗浅志眯?、長(zhǎng)距離傳輸而且是在范圍內(nèi)循環(huán)的一項(xiàng)污染物，即中國(guó)排放的汞能夠污染其他國(guó)家，也就是說(shuō)汞污染是個(gè)性的問(wèn)題。

目前，中國(guó)是世界NO1大的汞生產(chǎn)、消費(fèi)和排放國(guó)[3]，2010年中國(guó)總用汞量約1300MT[4]。根據(jù)2013年1月公布的《汞污染防治技術(shù)政策編制說(shuō)明(征求意見(jiàn)稿)》顯示，2007年數(shù)據(jù)表明中國(guó)年度汞在大氣中的排放量約為643噸[5]。而根據(jù)環(huán)境署的報(bào)告“Theglobalatmosphericmercuryassessment:sources,emissionsandtransport”，2005年亞洲是汞排放大地區(qū)，而中國(guó)汞排放量已經(jīng)達(dá)800噸以上，總量超過(guò)印度和美國(guó)總量的二倍以上。2005年汞排放區(qū)域分布圖如圖1所示。

圖1：2005年汞排放區(qū)域分布[6]

Fig.1:Regionaldistributionofglobalmercuryemission,2005

有資料表明[5]，2007年我國(guó)燃煤電廠汞排放量占總排放量19%，其他燃煤鍋爐汞排放量占33%，民用燃煤占2%，燃煤鍋爐汞排放量超過(guò)總量的一半，約為52%。2007年我國(guó)大氣汞排放行業(yè)分布如圖2所示。

圖2：2007年我國(guó)大氣汞排放行業(yè)分布

Fig.2:AtmosphericmercuryemissionindustrydistributioninChina,2007

根據(jù)我國(guó)《汞污染防治技術(shù)政策（征求意見(jiàn)稿）》）涉汞行業(yè)污染防治目標(biāo)：到2015年，涉汞行業(yè)基本實(shí)現(xiàn)汞污染物的全過(guò)程監(jiān)控，含汞廢氣、廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。到2020年，含汞廢物得到全面控制，資源利用、能源消耗和污染排放指標(biāo)達(dá)到先進(jìn)水平。分別針對(duì)2015年和2020年將設(shè)定更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)限值。

我國(guó)在燃煤汞污染控制方面還處于起步階段，大多數(shù)燃煤鍋爐都沒(méi)有配置專門汞污染控制裝備，要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)難度較大。即將簽署的《水俁公約》對(duì)于“汞大戶”的中國(guó)來(lái)說(shuō)將是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

1燃煤汞排放

煤中以硫化物結(jié)合態(tài)形式賦存的汞（也有少量單質(zhì)汞）在煤燃燒過(guò)程中被排放出來(lái)。煤中汞的含量因煤的產(chǎn)地不同而差異較大，我國(guó)煤通常在0.1到0.3mg/kg之間[7]。煤中汞在爐膛內(nèi)燃燒溫度（約1500℃）下將蒸發(fā)并以單質(zhì)汞的形態(tài)存在于氣相之中。隨著煙氣溫度降低，單質(zhì)汞會(huì)與煙氣中其他成分（飛灰）發(fā)生反應(yīng)，部分單質(zhì)汞轉(zhuǎn)化為其他形態(tài)的汞，燃煤煙氣中汞的形態(tài)轉(zhuǎn)化示意圖如圖3所示。

圖3：燃煤煙氣中汞的形態(tài)分布示意圖[8]

Fig.3:Mercuryspeciesinacoal-firedboilerfluegas

燃煤鍋爐煙氣中汞的存在形式通常有三種：氣態(tài)(Hg2+)、氣態(tài)單質(zhì)汞(Hg0)和顆粒汞(HgP)（如飛灰或未燃?xì)執(zhí)?UBC)）。Hg0主要有HgCl2、HgO和HgSO4等。顆粒吸附的汞以單質(zhì)或氧化態(tài)形式存在。煙氣中單質(zhì)汞的氧化機(jī)理分為同相氧化和異相（飛灰/未燃?xì)執(zhí)迹┭趸痆9]。煙氣中元素汞的氧化機(jī)制主要有均相氧化（比例很?。┖头蔷啵ㄈ顼w灰和未燃盡碳）氧化[9][10]。燃燒后氮氧化物控制措施也會(huì)引起汞的氧化。煙氣中汞的形態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程如圖4所示。

圖4：煙氣中汞的形態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程[11]

Fig.4:Mercuryspeciestransformationsinthefluegas

隨著煙氣在污染物控制裝置內(nèi)流動(dòng)，汞形態(tài)由爐膛出口Hg0轉(zhuǎn)化為Hg0、Hg2+和Hgp的混合物，這種轉(zhuǎn)化取決于煤中HCl以及飛灰中未燃碳的含量以及是否有SCR裝置或其他煙氣凈化措施。

2汞減排措施

歐洲燃煤電廠大氣汞排放量由1995年的52噸下降至2005年的29噸[7]。這樣顯著的減排效果是通過(guò)燃料替代（煤改氣）、提高工廠能效以及利用二氧化硫和氮氧化物控制設(shè)施的協(xié)同效應(yīng)綜合實(shí)現(xiàn)的。

美國(guó)環(huán)境保護(hù)署通過(guò)調(diào)查總結(jié)了燃用不同煤種和使用不同燃燒后控制設(shè)施電廠總汞平均減排量。受煤種，飛灰（包括未燃碳）特性，污染物控制裝置及其他因素的影響，不同控制技術(shù)對(duì)汞的脫除效率可以從微量到高達(dá)90%以上[12]。根據(jù)國(guó)美國(guó)燃煤汞排放控制技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)綜合分析煤質(zhì)、燃燒方式、現(xiàn)有污染物控制設(shè)施及運(yùn)行狀況的基礎(chǔ)上，采取提高能效措施，燃燒前洗煤或混煤，充分利用現(xiàn)有的大氣污染控制設(shè)備，在必要時(shí)增加專門控汞技術(shù)——活性炭噴射脫汞技術(shù)（ACI）等措施可大限度地控制燃煤汞排放。

2.1提高工廠能效

對(duì)任何燃煤鍋爐及其大氣污控設(shè)備運(yùn)行情況而言，其汞排放量取決于單位產(chǎn)品/發(fā)電耗煤量。因此，減少單位產(chǎn)品/發(fā)電耗煤量，就可全面減少工廠汞排放量。這可以通過(guò)提高工廠能效的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些措施包括：替換/升級(jí)燃燒爐，改進(jìn)空氣預(yù)熱器，改進(jìn)省煤器，燃燒調(diào)整及燃燒優(yōu)化，短期循環(huán)小化，氣熱傳送設(shè)施表面沉積物小化以及空氣泄漏小化。因此，汞減排首先應(yīng)考慮采取一切可行措施提高工廠能效。提高工廠能效不僅可以減少汞排放，同時(shí)還可減少包括溫室氣體在內(nèi)的其他污染物的排放。

2.2煤處理

提高鍋爐能效，去除汞的煤處理技術(shù)包括:傳統(tǒng)洗煤、選煤、配煤和使用煤添加劑。傳統(tǒng)洗煤雖然主要目的是使煤中灰份和硫含量低化，但它同時(shí)也能減少煤中汞含量。選煤包括洗煤以及為減少煤汞含量而進(jìn)行的額外處理。其他煤處理技術(shù)（配煤和使用煤添加劑）主要是通過(guò)促進(jìn)燃燒過(guò)程中汞的化學(xué)轉(zhuǎn)化和燃燒后脫汞以便大限度采取協(xié)同效應(yīng)減少汞排放。

2.2.1洗煤

洗煤是提高能效的重要因素，因?yàn)樗軠p少灰份，從而提高熱值。煤礦中的原煤含巖石，粘土及其他礦物雜質(zhì)。當(dāng)對(duì)原煤進(jìn)行加工（或清洗）時(shí)，可減少灰份，增加熱值，減少硫及汞的含量，傳統(tǒng)洗煤將不可燃燒的礦物質(zhì)夾帶的汞份去除，但不能去除煤中與有機(jī)碳結(jié)構(gòu)結(jié)合的汞。汞去除率的差異可能與洗煤的工藝種類和煤體汞的特性有關(guān)。此外，煤炭除了一些金屬汞之外，可能含有汞與黃鐵礦或有機(jī)成分的結(jié)合體。較重的黃鐵礦可以通過(guò)基于密度的工藝去除，但基于硫的工藝卻無(wú)法將它驅(qū)除，因?yàn)辄S鐵礦與有機(jī)物的表面特性相似，很難將二者分開(kāi)。為進(jìn)一步提高除汞效率，可采用先進(jìn)的洗煤技術(shù)，如使用天然微生物和溫和的化學(xué)反應(yīng)等。

2.2.2煤的改質(zhì)

煤的改質(zhì)可在洗煤的基礎(chǔ)上改善煤的性質(zhì)。洗煤作為主要手段，然后用額外的處理方法來(lái)減少煤的含汞量。煤改質(zhì)的一個(gè)例子就是K-燃料工藝。該工藝也可稱作燃燒前多污染物控制工藝，因其不僅可以降低顆粒物，二氧化硫和氮氧化物排放，還可減少汞的排放。K-燃料是從次煙煤或褐煤中改質(zhì)出來(lái)的煤。該燃料低灰，高熱值，要比未處理的煤排放更少的污染物。它使用可以改善煤質(zhì)的燃燒前工藝——包括去除汞，濕份，灰份，硫和一些燃料氮氧化物的前身。這些成分在電廠燃煤之前就得以去除，因此就減少了安裝后燃燒控制需求。

2.2.3煤混合/替代

煙煤在煙氣中生成的Hg0遠(yuǎn)比次煙煤生成的要多出很多。因?yàn)镠g0是水溶性的，它更容易在煙氣脫硫設(shè)施中捕獲。因此，煙氣脫硫設(shè)施的汞捕獲效率很大程度上取決于煙氣脫硫設(shè)施入口處Hg0的含量，在煙煤與次煙煤混合中，煙煤的比例越高，煙氣脫硫系統(tǒng)的汞捕獲量就越多?？梢?jiàn)，混合煤可以使汞捕獲量增加近80%。這種在煤混合中，越多的煙煤導(dǎo)致越多的汞捕獲量趨勢(shì)，如果在煙氣脫硫系統(tǒng)的上游安裝選擇性催化還原系統(tǒng)（選擇性催化還原)，就會(huì)更加明顯。

另一種配煤形式是將生物質(zhì)和/或廢物與煤混燒。考慮到生物質(zhì)是碳*的特點(diǎn)，作為共同燃料的生物質(zhì)的用量可能會(huì)增加。這意味著單位產(chǎn)品將燃燒更少的化石燃料。

2.2.4煤添加劑

Hg0隨著煤中氯含量的增加而增加。然而，煤中氯含量常常不足以生成高水平的Hg0。通過(guò)加入鹵素化合物，如溴或氯鹽，也可選擇使用氯化氫(HCl)或氯化氨(NH4Cl)，來(lái)解決這一問(wèn)題。鹵素添加劑可氧化金屬汞，為下游設(shè)施捕獲汞做準(zhǔn)備。它們可能對(duì)使用含低氯的次煙煤的燃煤鍋爐煙氣除汞很有幫助。這些添加劑可噴在煤上，注入鍋爐，或在磨煤機(jī)上游以固態(tài)形式添加。燃燒前將氯化氫向鍋爐注入或直接加入煤體，會(huì)加快鍋爐的腐蝕。為減少腐蝕的可能性，可以在選擇性催化還原工藝中加入氯化氫。

2.3協(xié)同效應(yīng)除汞

利用非汞大氣污染物控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)除汞，有兩個(gè)基本模式：一是去除濕法煙氣脫硫洗滌器中的Hg0，二是去除顆粒物控制設(shè)施（靜電除塵或布袋除塵）中的顆粒汞。因此，協(xié)同效應(yīng)除汞量會(huì)隨著煙氣總汞中Hg0含量的增加而增加?？梢酝ㄟ^(guò)添加化學(xué)化合物（氧化劑）或催化劑，對(duì)汞進(jìn)行氧化。催化劑可以專門為生成Hg0而放置在煙氣中，或用于其它用途（例如，控制氮氧化物排放），從而達(dá)到協(xié)同效應(yīng)。根據(jù)污控設(shè)施的不同，汞去除量也各不相同。

2.3.1濕法煙氣脫硫設(shè)施協(xié)同效應(yīng)除汞

如上所述，氣態(tài)Hg0通常是水溶性的，因此濕法煙氣脫硫設(shè)施可以有效地捕獲這些成分。但是氣態(tài)零價(jià)汞是非水溶性的，因此不能被吸收劑捕獲。當(dāng)二價(jià)汞的氣態(tài)化合物在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，被液體吸收劑吸收時(shí)，其溶解物質(zhì)與煙氣中的溶解硫化物（如硫化氫）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫化汞；硫化汞在液體溶劑中以污泥形式出現(xiàn)。在液體溶劑中缺少充足的硫化物，因此它與亞硫酸鹽發(fā)生反應(yīng)，并將二價(jià)汞還原成零價(jià)汞[13]。當(dāng)這個(gè)還原發(fā)生時(shí)，零價(jià)汞被傳送到煙氣中，從而增加了煙氣中零價(jià)汞的含量。二價(jià)汞還原及零價(jià)汞的再釋放現(xiàn)象，尤其在鎂強(qiáng)化的石灰洗滌器中更為突出。這些洗滌器與石灰石系統(tǒng)相比，亞硫酸鹽含量更高。在一些情況下，硫化物試劑可以減少二價(jià)汞還原成零價(jià)汞的數(shù)量。此外，吸收劑中的過(guò)渡金屬（由煙氣中的飛灰生成）在轉(zhuǎn)化反應(yīng)中非?；钴S，可以作為催化劑或反應(yīng)物，來(lái)還原氧化物種。在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中隨著液態(tài)汞含量的增多，汞的再釋放潛力似乎很大。

2.3.2氮氧化物控制技術(shù)的協(xié)同脫汞效應(yīng)

在一定條件下，選擇性催化還原催化劑，可以通過(guò)促進(jìn)零價(jià)汞而生成二價(jià)汞，并改變汞的化學(xué)形態(tài)。使用煙煤更是如此。需要指出的是，選擇性催化還原本身并不能除汞，而是增加了濕法煙氣脫硫上游二價(jià)汞的數(shù)量，因此增加了濕法煙氣脫硫中的汞捕獲量，從而達(dá)到協(xié)同除汞的效果。

選擇性催化還原催化劑究竟能氧化多少零價(jià)汞，以及在濕法煙氣脫硫中能去除多少Hg0，都取決于以下幾方面的要素:（1）煤的氯含量，（2）處理氣體所需的催化劑，（3）選擇性催化還原反應(yīng)，（4）氨的濃度及其在煙氣中的分布，（5）催化劑的已使用年限。

因?yàn)榈趸锟刂撇呗陨婕斑x擇性催化還原的運(yùn)行參數(shù)，包括溫度、煙氣中氨的濃度、催化劑床的尺寸及催化劑已使用的年限，因此，優(yōu)化除汞的關(guān)鍵是煤炭中氯的含量。

因此，要想在燃用低質(zhì)煤的鍋爐，通過(guò)使用選擇性催化還原，將零價(jià)汞轉(zhuǎn)化為二價(jià)汞，除了需改變氮氧化物的控制參數(shù)之外，還必須改變煙氣中的化學(xué)成分（如煙氣中活躍的氯含量）或降低催化劑溫度。因此，通過(guò)適當(dāng)?shù)幕旌厦?，可以?yōu)化選擇性催化還原的協(xié)同效應(yīng)。

2.3.3顆粒物控制設(shè)施協(xié)同脫汞

了解顆粒物控制設(shè)施的功效很重要，因?yàn)樗鼤?huì)影響汞減排的能力。通過(guò)提高顆粒物收集器的效率提高或改造煙氣性質(zhì)，可使其脫汞能力更加完善。

（1）靜電除塵器

靜電除塵實(shí)際去除的汞量因具體位置而異，它與靜電除塵器的設(shè)計(jì)，燃煤的類型及其生產(chǎn)的參數(shù)（飛灰中未燃燒碳的數(shù)量）都息息相關(guān)。

靜電除塵器在收集顆粒物過(guò)程中，通常只去除顆粒汞。顆粒汞通常與未燃燒碳相結(jié)合。與飛灰中未燃燒碳相比，汞吸收無(wú)機(jī)成分的能力（飛灰）通常很低。未燃燒碳的數(shù)量是影響汞吸收的主要因素，與靜電除塵器汞去除率密切相關(guān)。通常在使用高氯煤的鍋爐，煙氣中會(huì)產(chǎn)生更多的未燃燒碳，安裝靜電除塵可以捕獲更多的汞。研究發(fā)現(xiàn)[14]：當(dāng)飛灰中未燃燒碳的數(shù)量隨著顆粒物的減少而下降時(shí)，未燃燒碳的汞含量通常隨著顆粒物的減少而增加。研究資料表明[15]：靜電除塵器所捕獲的飛灰中,當(dāng)有5%的未燃燒碳時(shí)，汞捕獲率在20～40%之間。未燃燒碳的含量更高時(shí)，其汞捕獲量可以高達(dá)80%。未燃燒碳除其含量之外，其特點(diǎn)如表面特性、顆粒物的尺寸、它的多孔特性及其成分，都可能會(huì)影響靜電除塵的汞捕獲量。其它影響從飛灰中汞捕獲量的主要因素還包括靜電除塵器的溫度和煤的類型。這兩個(gè)參數(shù)都會(huì)促成Hg0和顆粒汞的形成，因而使其在靜電除塵中比零價(jià)汞更容易捕獲。因此，靜電除塵效率的提高，和細(xì)微灰塵及未燃燒碳捕獲數(shù)量的增加都可能會(huì)減少汞排放。

（2）布袋除塵器

布袋除塵器要比靜電除塵除汞率更高，而且能更有效地去除細(xì)小顆粒物。它即可以去除顆粒汞，也可去除氣態(tài)汞。布袋除塵（幾分種）過(guò)程中氣體與飛灰接觸的時(shí)間要比在靜電除塵（幾秒）里更長(zhǎng)，因此它促進(jìn)了汞在飛灰中的吸收。此外，布袋除塵器還提供了更好的接觸環(huán)境（氣態(tài)汞通過(guò)濾質(zhì)滲透），而靜電除塵器是氣體通過(guò)表面。研究發(fā)現(xiàn)在中國(guó)的燃煤電廠，靜電除塵器和布袋除塵器的汞捕獲范圍分別是4～20%和20～80%[16]。另有研究表明[17]，雖然實(shí)際值將隨煤種和工廠的運(yùn)行條件變化，靜電除塵器的脫汞效率平均可達(dá)到36%，布袋過(guò)濾系統(tǒng)的汞捕獲量要大得多，高達(dá)90%。通過(guò)采取一些措施，包括煤轉(zhuǎn)換/混合，溫度調(diào)整和運(yùn)行系統(tǒng)的改善，可使靜電除塵和布袋過(guò)濾系統(tǒng)的汞去除量大化。

（3）其他除塵設(shè)施

濕式洗滌器的除汞效率也很顯著，因?yàn)閺墓刂频慕嵌龋瑵袷较礈炱飨到y(tǒng)與濕法煙氣脫硫系統(tǒng)相似。因此，Hg0將被濕式洗滌器捕獲。濕式洗滌器的除汞效果可通過(guò)煤炭混合或添加鹵素氧化劑來(lái)加強(qiáng)。機(jī)械除塵器（如旋風(fēng)除塵器）由于其去除亞微米顆粒的能力有限，除汞效率較低。

2.4專門除汞技術(shù)

在協(xié)同除汞的基礎(chǔ)上不能滿足脫汞要求的情況下需要采用專門除汞技術(shù)。到目前為止，吸附劑噴射是有效的處理汞的方法。粉末活性炭(PAC)是使用多且研究較成熟的一種吸附劑。在使用吸附劑活性炭噴射技術(shù)（ACI）的基礎(chǔ)上要進(jìn)一步控汞時(shí)，需在空氣加熱器和顆粒物控制裝置之間噴入粉狀活性炭,可加速煙氣中吸附劑的混合并增加吸附劑的停留時(shí)間[18]。

活性炭顆粒吸附汞的過(guò)程結(jié)束后與飛灰一起被顆粒物控制裝置除去。在過(guò)去幾年里，發(fā)展了多種吸附劑噴射技術(shù)，包括吸附劑種類和噴入位置的研究。這些都促進(jìn)了硬件的改造，以適應(yīng)現(xiàn)有的鍋爐工藝。

3.抉擇樹(shù)

如上所述，產(chǎn)生的汞的化學(xué)形態(tài)，決定工廠的汞排放及專門控汞技術(shù)的功效。汞的化學(xué)形態(tài)取決于煤質(zhì)（氯含量）、煤處理/煤混合方法、現(xiàn)有的煙氣凈化設(shè)備，及鍋爐的運(yùn)行情況（未燃燒碳的數(shù)量）。氯元素是汞氧化的先決條件，未燃燒碳（在一定程度上，包括飛灰）能促進(jìn)汞氧化，形成顆粒汞，顆粒汞通常可以在布袋除塵器設(shè)施全部收集，并在靜電除塵器也能有效地得以去除。二價(jià)汞是水溶性的，在適當(dāng)?shù)南礈炱骰瘜W(xué)環(huán)境中，可以在濕法煙氣脫硫洗滌器中有效去除。零價(jià)汞是非水溶性的，會(huì)通過(guò)所有空氣污染控制設(shè)備。因此，汞污染控制策略，應(yīng)當(dāng)首先將煙氣中的零價(jià)汞數(shù)量小化，將它轉(zhuǎn)化成二價(jià)汞或顆粒汞。剩余的零價(jià)汞可以用專門除汞技術(shù)去除，大多使用活性炭噴射技術(shù)。因此，在設(shè)計(jì)中，了解空氣污染控制設(shè)施釋放的零價(jià)汞的數(shù)量至關(guān)重要，以便選擇適當(dāng)?shù)幕钚蕴肯到y(tǒng)。

一些模型可以預(yù)測(cè)汞的化學(xué)形態(tài)及其停留時(shí)間[19]。這些基本模型能夠區(qū)分鍋爐運(yùn)行特征、空氣污染控制設(shè)備及運(yùn)行條件。應(yīng)當(dāng)利用這些模型增加對(duì)鍋爐汞污染排放的情況了解。但是選擇一個(gè)合適的控汞策略之前，要分析該廠的煤質(zhì)，燃燒方法，現(xiàn)有污控設(shè)備及其運(yùn)行狀況?？毓呗阅軌蛟诒匾獣r(shí)使用活性炭，增加除汞率，使協(xié)同除汞效應(yīng)大化。該方案選擇程序稱為抉策樹(shù)，如圖5所示。

圖5：控汞方案選擇的抉策樹(shù)[8]

Fig.5:DecisionTreeforenhancingmercurycontroloptions

注：抉策樹(shù)代表鍋爐的PM、NOX和SO2控制設(shè)施的不同組合。每一路徑描述了一種特定的技術(shù)組合下的汞污染控制優(yōu)化方法?；诠欧趴刂扑降囊螅倏紤]專門的控汞技術(shù)。

從圖5可見(jiàn)，方案選擇程序要考慮各種不同的控制氮氧化物、顆粒物及二氧化硫的設(shè)備，以制定控汞策略。這一程序首先是對(duì)有關(guān)是否有碳捕集/貯存的問(wèn)題選擇“是/否”。目前大多數(shù)電廠都沒(méi)有碳捕集/貯存設(shè)備額，因此，選擇是否裝有選擇性催化還原設(shè)備成為個(gè)選擇項(xiàng)目。圖6是關(guān)于裝有選擇性催化還原的，圖7是沒(méi)有選擇性催化還原的工廠選擇程序。

圖6：使用選擇性催化還原的工廠選擇程序[8]

Fig.6:DecisionTreesequenceforexampleplantswithSCR

例如，在圖6，工廠裝有選擇性催化還原裝置，靜電除塵器，和濕法煙氣脫硫設(shè)施（綠線標(biāo)注的）。在這家工廠，策略是使用選擇性催化還原和濕法煙氣脫硫協(xié)同效應(yīng)大化。對(duì)于裝有選擇性催化還原裝置和靜電除塵器的，但沒(méi)有濕法煙氣脫硫的，其控制策略取決于靜電除塵器，混合煤和活性炭的改進(jìn)情況。

圖7：沒(méi)有使用選擇性催化還原的工廠選擇程序[8]

Fig.7:DecisionTreesequenceforexampleplantswithoutSCR

那些沒(méi)有選擇性催化還原裝置的，可使用圖7的選擇程序。從圖7中可見(jiàn)，該廠只有顆粒物控制設(shè)施來(lái)控制其污染排放。如果顆粒物控制設(shè)備是靜電除塵（圖7左側(cè)的粉線），其控制策略將取決于靜電除塵器的改善情況，如使用混合煤以增加二價(jià)汞的數(shù)量。可根據(jù)煙氣中零價(jià)汞和二價(jià)汞的比例，考慮是否需要活性炭。如果顆粒物控制設(shè)備是濕法濕式除塵器，其策略是改變濕法濕式除塵器中的化學(xué)環(huán)境（例如，添加氧化劑以增加二價(jià)汞的數(shù)量）。圖7中間的粉線說(shuō)明了這種情況。

4.二次污染問(wèn)題

根據(jù)現(xiàn)有空氣污染控制裝備的配置和汞捕獲抉擇樹(shù)優(yōu)化，汞可能從氣態(tài)(煙道氣)轉(zhuǎn)化為固態(tài)(如飛灰，合成石膏)，或進(jìn)入液態(tài)或固/液態(tài)(如濕法煙氣脫硫淤泥，固化煙氣脫硫淤泥)。這些不同的介質(zhì)是燃煤工廠運(yùn)行的殘?jiān)诟鱾€(gè)不同的工藝過(guò)程產(chǎn)生。飛灰是煤燃燒的產(chǎn)物，由靜電除塵或布袋除塵器收集。石膏是強(qiáng)力氧化石灰石濕法煙氣脫硫(LSFO)的副產(chǎn)品。在LSFO中，幾乎所有的副產(chǎn)品都是硫酸鈣二水合物(CaSO4˙2H2O)，也稱為合成石膏。合成石膏可以填埋處理，可以用來(lái)生產(chǎn)墻板，或用于農(nóng)業(yè)。濕式煙氣脫硫淤泥是從天然的或抑制氧化濕式煙氣脫硫中收集的。在抑制氧化系統(tǒng)，幾乎所有的副產(chǎn)品都是亞硫酸鈣半水化合物(CaSO3˙1/2H2O)。在天然的氧化系統(tǒng)，副產(chǎn)品是亞硫酸鈣半水化合物和硫酸鈣二水合物的混合物。固化煙氣脫硫淤泥是濕式煙氣脫硫淤泥，飛灰和/或添加的石灰的混合物。這些材料通常統(tǒng)稱為煤燃燒殘?jiān)?CCR)。因?yàn)楣东@的結(jié)果增加了煤燃燒殘?jiān)械墓?，?yīng)該考慮填埋處理或使用煤燃燒殘?jiān)斐傻臐撛诘墓尫?汞淋溶)以及汞和其它媒介物質(zhì)間轉(zhuǎn)化問(wèn)題。

煤燃燒產(chǎn)物潛在的汞釋放路線，引人關(guān)注的是其淋溶到地下水中的問(wèn)題，因?yàn)樗梢詯夯嬘盟|(zhì)量。還應(yīng)關(guān)注汞排除到地表水中，造成潛在的生物性聚集。研究表明[20],當(dāng)廢棄舊泥漿或處理生產(chǎn)石膏板的時(shí)候,捕獲的汞仍然和飛灰粒子,煙氣脫硫石膏相結(jié)合。但是，這些類型的煤燃燒殘?jiān)哪承┨幚矸椒ǎ蚴褂脳l件可能隱含環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。另外，可以選擇管理?xiàng)l件，減輕濕式煙氣脫硫淤泥和固化的濕法煙氣脫硫淤泥的汞淋溶趨勢(shì)。

5.結(jié)語(yǔ)

一些燃煤汞排放量較大的國(guó)家和地區(qū)（如美國(guó)、歐盟）已經(jīng)擁有汞排放控制技術(shù)，有能力削減燃煤的汞排放。我國(guó)尚不具備專門的燃煤汞排放控制技術(shù)，因此建議汞控制策略是大限度地采用協(xié)同效應(yīng)控制技術(shù)，以便以更低的成本控汞。盡管總汞控制終需要相對(duì)昂貴的專門除汞控制技術(shù)，但是通過(guò)優(yōu)化工廠運(yùn)行方法以及現(xiàn)有污染物控制設(shè)施（如顆粒物，二氧化硫、氮氧化物）協(xié)同效應(yīng)脫汞，也可達(dá)到有效控汞的目的。

總結(jié)歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家燃煤汞控制經(jīng)驗(yàn)，汞減排實(shí)用措施，主要從以下三方面著手：

（1）利用各種可行的手段提高電廠的效率。這些手段包括工廠改建和燃燒前煤處理，可在使用同等量煤的前提下，產(chǎn)生更多的能源并減少汞排放。燃燒前可采用的煤處理技術(shù)包括：傳統(tǒng)洗煤、煤的改質(zhì)以降低汞含量、混煤和使用煤添加劑。

（2）充分利用電廠現(xiàn)有的大氣污染物控制設(shè)施將汞排放降至低。這些方法包括：靜電除塵器改造、濕法脫硫工藝改造、選擇性催化還原技術(shù)改造以及綜合上述方法。

（3）專門除汞技術(shù)。這是在提高能效和協(xié)同除汞基礎(chǔ)上更進(jìn)一步的控汞方法。目前商業(yè)應(yīng)用成熟的技術(shù)是活性炭噴射脫汞技術(shù)（ACI）。

另外，采用協(xié)同效應(yīng)脫汞后，煤燃燒殘?jiān)–CS）中汞含量增加，因此在使用和處理這些殘?jiān)倪^(guò)程中要防止汞的二次污染。