文 献 综 述

引言

温室效应是一场全球性的环境灾难，它将加速极地和高山的冰川和冻土的融化，导致海水变暖和膨胀、海平面上升，影响地表水分配、降水量、气候带、农业生产以及生态系统的结构和功能^[1]。目前大气中存在的温室气体有九种，其中，二氧化碳所占比重最大，占到总效应的50％^[2]。根据贾鹤鹏、郑千里等的研究，2010年全球大气CO₂当量浓度已达460ppm^[3]。我国长期稳定的能源结构决定了燃煤电站是CO₂的主要排放源之一，因此，实现燃煤碳减排对降低中国碳排放总量，减少温室气体排放具有非常重要的意义。

汞是一种微量元素，由于其具有很强的毒性，并且能够在大气中长时间存留和远距离传输，汞污染问题引起世人越来越多的关注。汞在常温下是一种稳定的重金属。汞及其化合物都具有很强的生物毒性，并且具有生物积累性，所以，由于生物富集作用，汞对于人类具有很大的危害，有研究表明汞在大气中存留的时间可以达到6-24个月，并且能远距离传输，造成全球性的大气污染问题^[4]。自然界中汞主要有三种存在形式，分别为有机汞、金属汞和无机汞。有机汞如甲基汞，具有很强的神经毒性，且很难被降解，容易通过食物链富集在生物体内。无机汞有一价和二价两种价态，对人体有肾脏毒性和神经毒性。无论是环境中的无机汞还是金属汞，均可以在一定条件下转化为甲基汞^[5]。

1、简介与研究现状

1.1、简介

大气中的汞排放来源分为自然排放（如火山活动等）和人为排放，尤其人为排放为主。人为排放主要来自于燃煤和燃油等工业活动。相关资料表明，全世界燃煤电厂的大气汞排放量已经超过1500t，其中亚洲地区的排放量就达到860t^[6]。我国的能源结构特点是以煤为主的，并且这一特点在短期内是不会从根本上发生变化的。在我国，电力行业的煤炭消费量是最大的，据统计，至2016年底，我国的总发电量为61425亿kw/h，其中的火电发电量4.44万亿kw/h，占总发电量72.28％^[7]，而我国煤中的含汞量大约为0.15-0.20ｍg/kg，高于全球范围内的平均含汞量^[8]。近年来我国所有的燃煤行业合计向大气中排放约250ｔ汞其中燃煤电厂造成的汞污染自2005年以来基本保持在100t/a，约占汞排放总量的40％。可见，燃煤电厂带来的汞污染问题已不容忽视，必须采取相应措施予以防治。

煤燃烧时产生的汞在飞灰中占23.1％－26.9％，在烟气中占56.3％－67.9%，只有约２％的汞进入灰渣^[9]。因此，减少燃煤汞污染的关键是控制烟气中的汞向大气中排放。燃煤烟气中的主要以气态元素汞（Hg⁰(ｇ))、氧化态汞（Hg² （g))和颗粒态汞（Hg^p）存在。这三种形态的汞在锅炉炉膛以及烟道中会发生相互转化：部分Hg⁰会被一些氧化性成分氧化Hg² ，也会有一部分Hg² 被还原成Hg⁰，而少部分Hg⁰和Hg² 也会与燃烧后形成的灰附着在一起形成Hg^p[10]。不同形态汞的不同物理化学性质决定了其脱除难易程度和脱除方式的不同。氧化态汞具有较高的水溶性且化学活性较强，能够被湿法脱硫装置（WFGD)脱除处理；颗粒态汞则易于附着在颗粒碳上，大部分能够被除尘装置（ESP/FF）捕获；而元素汞具有高挥发性和低水溶性，最难脱除^[11]。目前，燃煤电厂汞排放控制可以分为燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后烟气脱汞这三类主要的汞控制技术^[12]。

富氧燃烧技术（又被称为O₂/CO₂燃烧技术或空气分离／烟气再循环技术）是在现有电站锅炉系统上，使用高纯度的氧气（95％-98％）代替助燃空气，同时辅助以烟气再循环的燃烧技术。富氧燃烧技术具有相对成本低、易规模化、可改造存量机组等诸多优势，被认为是最可能大规模推广和商业化的CCS技术之一^[13]。

1.2研究现状