第 １期
赵 毅等：湿式烟气脱硫系统同时脱汞研究
石作吸收剂 的 脱 硫 系 统 对 总 汞 的 去 除 效 率 为 １０％
～８４％
［５］
，脱除的 效 果 取 决 于 烟 气 中 汞 的 形 态。 其
他资料也表明，单 独 存 在 的 湿 法 脱 硫 装 置 （ＷＦＧＤ）
对烟 气 中 总 汞 的 脱 除 率 大 约 ４５％ ～５５％。 脱 除 效
率不高的主要原因是燃煤产 生 的 烟 气 中 汞 主 要 以 ２
种形态存在，即单 质 汞 和 氧 化 态 汞 （一 般 为 Ｈｇ
２＋
）。
氧化态汞易溶于水，在单独的湿法烟气脱硫系统中，
无论是用石灰或石 灰 石 作 为 吸 收 剂，都 可 将 烟 气 中
８０％ ～９５％ 的 氧 化 态 汞 除 去。 但 对 于 不 溶 于 水 的
Ｈｇ
０
，捕捉效果不显 著。 此 外 在 某 些 条 件 下，最 初 在
湿式 ＦＧＤ系统被 捕 集 的 氧 化 汞 又 以 元 素 汞 的 形 态
排出
［６］
，这可能是由 于 在 石 灰 石 洗 涤 器 内 存 在 大 量
还原剂如硫化物、亚 硫 酸 盐 及 二 价 金 属 离 子 铁、锰、
镍、钴和锡等，它 们 将 所 有 被 吸 收 的 Ｈｇ
２＋
重 新 转 化
为元素汞 Ｈｇ
０
。
ＷＦＧＤ系统运行参数和设计参数对脱汞效 率 也
有一定的 影 响。 Ｂ＆Ｗ 公 司 研 究 发 现，为 了 提 高 脱
硫率而改变 的 ＷＦＧＤ运 行 条 件 同 样 能 提 高 汞 的 控
制效率。如采用喷淋塔能提 高 脱 汞 效 率，液 气 比 的
增大也能提高脱汞 效 率，自 然 氧 化 时 汞 的 释 放 量 比
强制氧化时 少。 Ｍｅ
ｒ
ｃ
ｅ
ｄｅ
ｓ等
［４］
认 为 在 运 行 工 况 下，
温度、ＨＣｌ气体浓度、带汞烟气流 量 对 脱 汞 效 率 影 响
很小。但由于单质汞的氧化和吸收液中氧化态汞的
还原的共同作用，随着浆 液 浓 度 及 ｐＨ值 的 提 高，脱
汞效率相应增大，随 二 氧 化 硫 浓 度 的 增 大 脱 汞 效 率
降低。
１．
２ 与其他烟气处理装置联用时的脱除效果
电 除 尘 器 对 汞 的 控 制 排 放 有 一 定 的 效 果，烟 气
中以颗粒形式存在 的 固 相 汞 可 同 时 得 到 脱 除，其 脱
汞率大约 在 ５０％。 如 果 利 用 静 电 除 尘 器 （ＥＳＰ）和
ＷＦＧＤ联合脱汞，效率能提高到 ７５％
［７］
。
一 般 认 为，以 颗 粒 形 式 存 在 的 汞 大 多 存 在 于 亚
微米颗粒中，布袋除尘器（ＦＦ）通 常 用 来 脱 除 高 比 电
阻粉尘和微细粉尘，尤其在脱除微细粉尘方面，有其
独特的 效 果
［８］
。 由 于 部 分 微 颗 粒 上 富 集 了 大 量 的
汞，因此布袋除尘 器 在 脱 除 元 素 汞 和 离 子 汞 方 面 有
很大的潜力。
选择性催化 还 原 （ＳＣＲ）脱 硝 技 术，也 可 以 把 一
部分气 态 元 素 汞 氧 化 成 氧 化 态 汞，从 而 提 高 汞 在
ＷＦＧＤ中的去除 率。 由 于 煤 种 及 其 他 条 件 的 不 同，
氧化率从 ２％ ～１２％到 ４０％ ～６０％不等
［９］
。在燃用
烟煤、无烟煤的电厂，已发 现 应 用 ＳＣＲ工 艺，可 以 使
出口烟气 中 的 氧 化 汞 的 含 量 增 加 ３５％。 提 高 烟 气
中 ＨＣｌ的含量和降低 ＳＣＲ催化剂空间速度（相 当 于
延长了 烟 气 停 留 时 间 ）都 可 以 增 大 氧 化 汞 的 产 生
量。因此就燃煤电厂而言，除尘、脱硫和脱硝控制装
置 同 时 运 行，其 联 合 脱 汞 效 率 可 高 达 ８５％ ～
９０％
［７］
。
虽然脱硫除尘装置联用能使脱汞效率达到较高
水平，但 在 中 国，大 部 分 燃 煤 电 厂 都 没 安 装 ＦＦ或
ＳＣＲ反应器，所以如 果 能 够 找 到 合 适 的 添 加 剂 使 单
质汞氧化成二价汞，在 脱 硫 系 统 中 实 现 同 时 脱 汞 将
会是最经济的脱汞措施。
２ 利用添加剂提高 ＷＦＧＤ脱汞效率
优选烟气中单质汞的氧化方法并同时阻止在湿
式脱硫 系 统 氧 化 态 汞 还 原，是 利 用 湿 式 脱 硫 装 置
ＷＦＧＤ来 提 高 汞 的 去 除 率 并 实 现 汞 和 ＳＯ
２
和 ＮＯ
ｘ
等污染物 同 时 控 制 的 核 心 问 题。 如 能 实 现 同 时 控
制，可以将资金费用投入降到最低。
Ｈｇ
２＋
／
Ｈｇ电对的氧化还 原 电 位 是 ０８５Ｖ，考 虑
完全反应，氧化剂的标准 电 位 应 大 于 １２Ｖ，满 足 要
求 的 氧 化 剂 有：ＫＭｎＯ
４
、Ｋ
２
Ｓ
２
Ｏ
８
、Ｋ
２
Ｃｒ
Ｏ
７
、Ｈ
２
Ｏ
２
、
Ｈｇ
Ｃｌ
２
、Ｎａ
Ｃｌ
Ｏ（或 ＫＣｌ
Ｏ）、Ｎａ
Ｃｌ
Ｏ
２
（或 ＫＣｌ
Ｏ
２
）、Ｎａ
Ｃｌ
Ｏ
３
（或 ＫＣｌ
Ｏ
３
）、Ｎａ
Ｃｌ
Ｏ
４
（或 ＫＣｌ
Ｏ
４
）、ＨＣｌ
Ｏ
３
、ＨＣｌ
Ｏ、
Ｃｌ
２
、Ｏ
３
、Ｃｌ
Ｏ
２
［１０～１２］
。 在 酸 性 溶 液 中，ＮＯ
－
３
／
ＮＯ 电 对
的氧化还原电 位 为 ０９６，ＳＯ
２－
４
／
ＳＯ
２－
３
电 对 的 氧 化 还
原电位为 ０９３，因 此，当 上 述 氧 化 剂 氧 化 单 质 汞 时
有可能 会 把 ＳＯ
２
和 溶 液 中 的 ＳＯ
２－
３
氧 化 成 其 最 高 价
态，增 加 氧 化 剂 的 用 量，降 低 经 济 性。 因 此，添 加 剂
的选择不仅要考虑 氧 化 能 力 的 问 题，还 要 考 虑 选 择
性氧化及副产品的二次污染问题。
２．
１ 用气体添加剂提高 ＷＦＧＤ脱汞效率
在用气体添加 剂 氧 化 Ｈｇ
０
成 氧 化 态 汞 方 面，很
多学者对 Ｏ
３
和 Ｃｌ
２
的氧化效果进行了研究。
２．
１．
１ 臭氧的氧化作用
在 酸 性 溶 液 中，Ｏ
３
／
Ｏ
２
的 标 准 电 极 电 势 为
２０７，具有 较 高 的 氧 化 性。 Ｗａ
ｎｇ等
［１３］
对 Ｏ
３
氧 化
ＳＯ
２
、ＮＯ
ｘ
和 Ｈｇ
０
等 有 过 研 究，发 现 当 温 度 为 ４７５Ｋ
附近，无 ＳＯ
２
和 ＮＯ
ｘ
存 在，且 Ｏ
３
／
Ｈｇ为 ０５时，Ｈｇ
０
的氧 化 率 在 ８０％ 左 右。 温 度 为 ４２３Ｋ时 氧 化 率 稍
低，氧化率在 ７０％。ＮＯ的存在会 优 先 与 Ｏ
３
反 应 生
成氮的高价氧化物，这些氧化物既能溶于水，也会使
Ｈｇ
０
氧 化。 当 Ｏ
３
／
ＮＯ 为 １５ 时，Ｈｇ
０
氧 化 率 为
３９７％，ＮＯ的氧化率为 １００％，而当 Ｏ
３
／
ＮＯ为 ２时，
５
６