文 献 综 述

NO_x和汞都是有毒有害的物质，制毒动植物死亡，危害人类健康。燃煤烟气中同时含有大量的NO_x和汞，随着环保指标的日趋严格，同时脱硝脱汞技术已成为当前环保领域研究的热点。目前，全球人为每年约向大气排放2100吨汞。而我国是汞排放的污染大国，据专家测算，汞排放量300-500吨/年。美国环保署（EPA）的数据表明，人为排放的汞有三分之一来自燃煤电站。而业内人士透露，我国目前70%的发电来自于燃煤电站，这一比例可能更高^[l]。燃煤烟气脱汞技术的重点和难点在于如何高效地提高烟气中零价汞的转化率，以便利用现有的烟气净化装置脱除汞。

2.汞污染现状

燃煤排放的大气污染物主要包括:有机污染物、硫化物、氮氧化物、未燃炭和有害痕量元素，它们几乎是造成各种癌症的主要原因，其中以亚微米颗粒形式存在的痕量元素对人类健康的危害最大^[2]。这些痕量元素主要包括:汞(Hg)、铅(Pb)、氟(F)、氯(Cl)、砷(As)、硒(se)等^[3]。其中汞由于具有极强的挥发性、持久性、巨毒性、生物累积性日益受到国际社会的高度关注。燃煤汞污染控制已成为目前最热门的研究领域之一。因此，必须加强燃煤汞污染控制方面的相关研究，建立系统的科学理论，寻求经济、高效的汞污染控制方法。

汞是煤中最易挥发的痕量元素之一，煤中汞经过复杂的物理化学变化，最终形态为气相和气溶胶^[4]。目前，对于汞转化的理解大部分主要基于热力学模型和实验研究模拟烟气中的汞转化机理，而实验研究难以研究汞的反应机理。燃煤烟气中汞的形态分布主要有两种：气态单质汞和气态或固态的无机汞化合物，Hg² X（X为Cl₂，SO₄，O，S）。燃煤锅炉释放出来的汞主要有三种形态：气态单质汞，二价汞和颗粒汞。燃烧过程中，汞从煤中释放出来。通常，燃煤锅炉中一部分气态单质汞在燃烧后期转化为二价汞和颗粒汞，二价汞的比例与煤中氯的含量与烟气中HCl的浓度有关，而二价汞的主要化合物为HgCl₂。随着烟气温度的降低，HgCl₂在飞灰颗粒表面冷凝。气态单质汞是大气中含量最多且最稳定的汞形态^[5-7]。与单质汞相比，二价汞和颗粒汞很容易用传统的污染控制系统脱除。

通常在煤粉炉中,炉膛温度范围大约是1200~1500℃,几乎所有煤中的汞(包括无机汞和有机汞)转变成Hg⁰并以气态形式停留于烟气中^[8]。在烟气流向烟囱出口的过程中,烟气温度逐步降低,Hg⁰会与其它烟气成分及飞灰颗粒发生一系列化学物理反应,最终烟气中汞主要以气相汞(Hg⁰和氧化态汞Hg² )和固相颗粒汞(Hg^p)形式存在,如图1所示。研究表明^[9],烟气中汞形态分布主要与燃煤中氯元素含量和温度的影响有关，气相汞在小于400℃以HgCl₂为主，大于600℃以Hg⁰为主，400~600℃之间二者共存。但是受煤种等因素影响，气相汞的形态分布变化较大，Hg0与Hg² 比例从90%:10%到10%:90%不等，大约在70%:30%左右^[10]。

图1　汞在煤燃烧过程中的形态转化示意图