燃煤电厂大气汞排放的 新形势及控制技术分析 周云山 袁新勇 张 淼 华电重工股份有限公司 汞是一种在生物体内和食物链中具有永久累积 汞含量异常偏高。１ ９９ ７年北极监测和评估项目组 性的有毒金属，其持久性、易迁移性、高度的生物富 （ＡＭＡＰ）研究人员在北极水生物体中发现较高浓度 集性以及全球范围内的浓度持续上升，使得汞成为 的汞，其来源主要是污染地区人为排放的汞长距离 温室气体和持久性有机物（ＰＯＰｓ）后又一引人关注 传输。汞污染的全球性问题开始受到关注。之后，国 的全球性化学污染物，汞污染和控制问题成为目前 际科学界、世界卫生组织（ｗＨ０）及各国，纷纷 全球环境问题的新热点和前沿领域。 联合国环境规划署（ｕ ＮＥＰ）２００８年报告称燃 将汞列为环境污染物之一。２００２年，ＵＮＥＰ首次公布 全球汞排放评估报告 。之后两年一次的联合国环 煤是最大的人为汞排放源，燃煤发电是主要“罪魁祸 境会议上，都会讨论全球汞污染问题。 首”之 。该报告还表明从全球汞排放分布看，２００５ ２００５年３月美国环保署推出了 洁净空气汞法 年全球汞排放量最大的三个国家是中国、美国和印 （ＣＡＭＲ），首次规定了火电厂的汞排放，这也是世界 度，这三个国家的汞排放总量占世界汞排放量的 上第一个规定汞排放的法规。欧盟也展开行动，出台 ５ ７％，其中中国是美国和印度两国排放量之和的两 了有关多种有毒有害物质的限排令。２００８年９月，欧 倍以上。随着我国经济的不断发展，燃煤消耗量还会 盟出台禁止汞出口，该“禁令”要求，自２０ ｌ１年 不断增加，汞排放污染问题逐渐突出，面临的国际谈 起，区内２７国禁止出口任何含汞产品。判压力很大，如何在国际新形势下控制汞排放特别 然而，即使当时汞污染控制问题的呼声很高，但 是燃煤电厂汞排放成为迫切需要解决的问题。本文 正式的间谈判迟迟未能展开。汞也始终未能和 将通过分析国际国内汞排放控制新举措和、我 消耗臭氧层物质、温室气体一样，进入国际性减排的 国燃煤电厂汞排放控制现状和问题，探讨新形势下 主流行列。直到２００９年２月，在肯尼亚举行的全球环 燃煤电厂如何控制大气汞排放。 境会议上，ｌ ４０多个国家才最终同意，就建立汞 污染条约进行谈判，从而在世界范围内减少汞 １国际国内汞污染排放控制行动的新形势 １．１国际汞污染控制行动 排放。２０ ｌ ０年６月，联合国环境规划署（ＵＮＥＰ）组织 上世纪８０年代后期，即便在北美、北欧那些远 的首轮间汞问题谈判在瑞典首都斯德哥尔摩启 离工业污染源的湖泊，科学家也发现鱼体内甲基 动，该谈判审议了国际汞污染控制公约草案。如果顺 ２０ ３．８ｔ；北京、上海、 利的话，包括中国在内的各国，有望在２０ｌ ３年达 ３０２．９ｔ，其中向大气中排汞量为２ｌ成国际汞污染控制公约。可见，汞排放和消费已 天津等超大城市汞排放强度较高。胡长兴等人在实 成为全球大趋势。 测的典型电站燃煤锅炉汞排放数据基础上，确定了 １．２我国汞污染控制的新举措 典型燃煤锅炉系统各部分的汞影响系数，建立了典 我国关于汞排放及控制技术的研究起步较晚， 型电厂燃煤汞排放估算模型，估算每ｌ ＯＯＭｗ机组总 但近年来在汞排放和消费的全球大环境下，我 汞排放量在４０～５Ｏｋｇ／ａ左右。蒋靖坤等人按经济部 国也在积极推动汞污染排放控制研究，出台了系列 门、燃料类型、燃烧方式和污染控制技术将排放源划 措施。２００９年下发的 转发环境保 分为６５种不同类型，根据各类型的煤炭消费量、燃料 护部等部门关于加强重金属污染防治工作指导意见 的通知 中将汞污染防治列为工作重点，２０ｌ０年５月 又发布 转发环境保护部等部门关于 推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导 意见的通知 ，进一步提出建设火电机组烟气脱硫、 脱硝、除尘和除汞等多污染物协同控制示范工程。正 在编制的 “十二五”重点区域大气污染联防联控规 划））中，也对燃煤电厂大气汞排放控制工作做了安 排。２０１ １年４月环保部发布了 ２０ｌ１年全国污染防治 工作要点》，把开展全国汞污染排放源调查，对典型 区域和重点行业汞污染源进行监测评估，组织开展 燃煤电厂大气汞污染控制试点列为重要任务。２０ｌ１ 年７月２９ １３发布的 火电厂大气污染物排放标准 （ＧＢ ｌ ３２２３ ２０ １ １），规定了火力发电燃煤锅炉的 汞及其化合物的排放为０．０３ｍｇ／ｍ。，该限值于 ２０ｌ ５年１月１日开始实施。这一系列举措和新标准的 颁布表明了我国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。 ２燃煤电厂汞排放量和控制技术发展现状 ２．１我国燃煤电厂大气汞排放量现状 要进行燃煤电厂汞排放控制，首先要全面了 解我国燃煤电厂的汞排放量现状。我国发电主要 以燃煤电厂为主，２ ００ ８年，全国的燃煤电厂的燃 煤量已经达到ｌ ３．４亿吨。国内外专家已经围绕我 国燃煤汞排放问题做了不少研究：王起超等人研 究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 和各地区燃煤汞的排放量，认为全国煤炭的平均 汞含量为０．２２ｍｇ／ｋｇ，１ ９９５年全国燃煤共排放汞 汞含量和汞排放因子计算汞排放量，最终建立了分 省燃煤汞排放清单，用２组原煤汞含量数据资料计算 的２０００年中国燃煤大气汞排放量分别为１６１．６ｔ和 ２１９．５ｔ，其中电力汞排放占３５％。 从这些研究看出，我国已经对燃煤汞排放量开 展了一些研究，但主要还集中在综合排放上，缺乏专 门针对燃煤电厂特点的汞排放量的研究，数据积累 还很少，在以后的工作中需要不断细化深入，摸清各 种典型燃煤电厂的汞排放规律，开发汞排放量计算 模型，建立汞排放清单，为以后的针对性强、高效的 汞排放控制措施积累第一手数据。 ２．２燃煤电厂汞控制技术发展现状 从目前来看，国内外燃煤电厂脱汞技术研究主 要围绕煤燃烧过程，分为燃烧前、燃烧中和燃烧后各 个阶段进行脱汞。 （１）燃烧前脱汞，即在煤燃烧前通过洗选煤和热 处理来减少煤中汞的含量。先进的化学物理洗煤技 术能够有效地去除煤中的汞，该技术的平均汞去除 率在３０％～４ １％之间．而热处理技术是在不损失碳素 的条件下使煤热解从而降低煤中汞的含量，最高可 去除高达７０％的汞。比较洗煤和热处理这两种工艺， 前者技术相对成熟，后者还在实验室研究阶段。目 前，我国的燃煤电厂洗煤比例还很低，只有３４％，而 发达国家的原煤入洗率达到６０％～１Ｏ０％，因此，应大 力提高洗煤的比例，这方面应有扶持。 （２）燃烧中脱汞，主要是通过改进燃烧方式和添 加剂燃烧办法，即采用低氮燃烧 流化床燃烧和炉膛 喷入吸附剂等技术，该项技术在国内的研究还很少。 （３）燃烧后脱汞，即对煤燃烧后排放烟气中的汞 ２１ 进行处理，使其易于被电厂各类除尘、脱硫、脱硝等 前专门针对烟气汞排放控制的技术还未能用于燃煤 设备捕获。目前脱汞技术的研究主要集中在这一类， 电厂，利用电厂现有的污染物控制装置进行烟气汞 具体方法有： 一排放控制，可以提高设备利用率，降低控制成本。但 是向烟气中喷入活性炭、飞灰、金属吸收剂等 现有污染物控制设备对汞的脱除能力主要依赖于烟 吸附剂来吸收烟气中单质汞的吸附剂法，其中活性 气中汞的形态分布，而汞形态分布与煤种密切相关， 炭技术是目前最接近实际应用的，但该技术运行成 煤种与现有污染物汞脱除效率之间的关系确定比较 本过高，会给燃煤电厂带来一定的经济压力，不太适 困难，下表中列举了美国环保署的研究得到的不同 合我国国情。 现有控制技术对不同煤种的汞脱除效率的结果。我 二是利用现有的除尘、脱硫脱硝设备除汞法。目 国在这方面的研究基本还是空白，还需要进一步开 表不同控制技术的汞捕获率 目前采用的污染排放控制技术 烟煤 汞捕获率／％ 次烟煤 微尘捕集装备 冷侧静电除尘器 热侧静电除尘器 袋滤机 微粒洗涤器 干法烟气脱硫装置 ４６ ｌ２ ８３ １４ １６ １ ３ ７２ ０ 喷雾干燥吸收技术与静电除尘技术联用 喷雾干燥吸收与袋滤除尘技术联用 湿法烟气脱硫装置 ３８ ９８ ２５ 冷侧静电除尘器与湿法烟气脱硫装置联用 ８１ ３５ 热侧静电除沉器与湿法烟气脱硫装置联用 袋滤器与湿法烟气脱硫装置联用 ５５ ９６ ３３ 展相关工作。 而我国在燃煤电厂汞排放和控制的研究才刚刚起步， 三是在污染物综合控制中实现汞排放的控制， 我们需要借鉴美国在这方面的宝贵经验，认真从以下 即污染物协同控制技术，该方法因为可以有效利用 几个方面入手，为２０１ ５年燃煤电厂执行新的汞排放标 现有污染控制设备提高脱汞效率，既实现了多种污 准、应对国际国内压力、争取国际汞排放问题上的话 染物同时控制又无需增加新设备，是最具成本效益 语权积累数据、提供经济高效的监测、控制技术。 的方法，具有明显的优势和广阔的应用前景。目前一 （１）首先要摸清不同煤种的汞含量，重点调查代 些新的污染物综合控制技术已经成为热点，如电晕 表性煤种火电厂烟气中汞的排放浓度，摸清各种典 放电等离子体技术、电子催化氧化（ＥＣＯ）联合处理 型燃煤电厂的汞排放规律，开发汞排放量计算模型， 技术、光催化氧化技术、催化作用的纤维过滤器等。 建立燃煤电厂汞排放清单，为以后的针对性强、高效 这些技术主要是通过电晕放电产生的活性自由基或 的汞排放控制措施积累第一手数据。光触媒、催化剂等提高Ｈｇ。的氧化率，将其转化为氧 （２）积极开展汞的连续在线排放监测技术研究和 化态汞，进而通过脱硫脱硝等装置除去汞。我国浙江 设备开发，为获得准确、可靠的汞排放数据提供手段。 大学、上海电力学院等都已经在该类技术方面进行 （３）充分利用目前燃煤电厂正在进行烟气脱硫 研究并取得一定成果，如果能通过中试，成功应用到 脱硝工程，积极开发燃煤电厂多种污染物协同控制 燃煤电厂的实际污染物控制中，将极大推动我国汞 技术研究，通过改进现有的污染物控制设备，推动 排放控制进程。 我国燃煤电厂汞污染排放控制研究和成果的推广应 用，推动我国汞减排进程。 ３燃煤电厂大气汞排放控制措施建议－ 总之，我国汞排放形式严峻，汞减排压力巨大。 ２２
