全国能源信息平台|「CFB专刊」湿法脱硫浆液中汞的再释放及其稳定化研究进展【能源人都在看

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由于汞具有较强的毒性、生物累积性，以及随大气的迁移性和持久性，已成为全球性的大气污染物，受到广泛重视。燃煤电厂作为化石燃料集中大量使用的场所，其汞排放量不容忽视。
燃煤电厂除尘、脱硝、脱硫设备同时具有协同脱汞效果。选择性催化还原(SCR)脱硝装置可将Hg0催化氧化为Hg2+ ， Hgp可被除尘装置高效捕集， Hg2+和细颗粒物可被湿法烟气脱硫(WFGD)装置中的浆液吸收脱除。美国环保署的现场测试数据表明， WFGD对Hg2+和Hgp均具有高效的脱除效果，其中Hg2+的脱除率可达80%～95% ，但Hg0易挥发，难溶于水，很难被WFGD脱除。
探明WFGD脱硫浆液中汞的再释放机理和影响因素，探究脱硫浆液中抑制汞再释放的机理和影响因素，开发高效的WFGD浆液中汞稳定化添加剂，研发提高WFGD浆液中汞的稳定性和稳定化方法与技术，对进一步提高WFGD对汞的整体脱除效率具有理论意义和实用价值。
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脱硫浆液中汞再释放机理湿法脱硫浆液中形成的还原性离子S(IV)与烟气中Hg2+结合形成不稳定的HgS(IV)络合物分解后形成Hg0 ，是脱硫浆液中汞再释放的主要原因。脱硫浆液中共存的二价金属阳离子(如Fe2+、Ca2+、Mg2+、Ni2+、Mn2+等)也对Hg2+具有还原作用。
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脱硫浆液中汞再释放特性脱硫工艺指WFGD装置脱硫的工况条件和操作环境，包括烟气中O2含量、浆液温度、浆液pH值、浆液含固量、液气比、脱硫添加剂等。
燃煤烟气中的O2是重要的氧化性组分，对脱硫浆液中的离子形态产生重要影响，且烟气中的O2含量随着锅炉燃烧情况发生变化，随着烟气中O2含量的提高，汞再释放率呈下降趋势。
湿法脱硫系统中浆液温度为30～60 ℃ ，浆液温度对汞再释放率影响显著。研究表明，温度升高会促进脱硫浆液中汞的再释放。浆液中汞化合物分解释放出Hg0为吸热反应，温度越高，越有利于反应进行。
实际燃煤电厂湿法脱硫浆液是偏酸性，一般情况pH=4～6 。 pH=5时， Hg0再释放率达到极大值。
燃煤电厂WFGD装置中脱硫浆液的含固量为30%左右，由于汞和石膏有较好的亲和性，通过增加脱硫浆液中的石灰石浓度，使脱硫浆液在循环过程中形成更高含量的石膏，可提供更多的活性位点与汞结合。因此随着浆液含固量提高，汞在固相中的含量增加，再释放率降低。
脱硫塔内浆液喷淋量增大时，即操作液气比增大，脱硫塔内的液气混合和传质加强， Hg2+溶解率上升，此时WFGD的汞脱除性能增强，汞再释放率相应下降。
脱硫添加剂可提高SO2和CaCO3的溶解度，同时可促进CaSO4沉淀，加快脱硫浆液对SO2的吸收速率。
脱硫浆液内离子成分复杂，各离子均可能对浆液中汞再释放产生影响。浆液中典型的离子包括：SO32-、Cl-、NO3-、Ca2+、Fe2+、Mn2+、Ni2+等。
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脱硫浆液中汞的稳定化改变脱硫系统操作工艺可在一定程度上抑制Hg2+的还原释放。通过增加烟气中的O2含量、降低脱硫浆液温度、提高浆液pH值、增大操作液气比等均可抑制汞的再释放；同时，加入抑制汞再释放添加剂(如己二酸) ，增加浆液中SO32-、Cl-、NO3-等离子含量，降低Fe2+、Mn2+、Ni2+等二价金属阳离子含量，也可降低脱硫浆液中汞再释放速率。但WFGD的操作条件一般首要考虑提高脱硫效率，且实际脱硫浆液中离子成分复杂，所以通过改变脱硫操作条件和浆液成分改善协同脱汞特性的操作空间受到限制，且可操作性不强。