燃煤烟气超低排放技术及污染物处理

当今世界，社会经济的发展与能源和生态环境休戚相关，是人类共同关心的话题。

我国的能源结构为富煤、贫油少气，这决定了我国以煤炭为主要能源的能源消费。由于以煤炭为燃料的火电厂建设周期较短、投资强度较低、技术成熟，因此煤炭是可最大规模开发利用的一次能源。目前发电用煤约占煤炭总产量的70%左右。

煤是古代植物类的化石燃料，除了含有碳、氢、氧的有机主体外，还含有氮、硫、氟、磷、氯以及砷、汞等重金属元素。煤炭在直接燃烧过程中释放大量烟气污染物。硫元素主要转化为二氧化硫，煤中的氮元素和空气中的氮元素在高温下转化为氮氧化物（NOx），各种重金属游离析出，燃煤产生的飞灰颗粒以及挥发性有机物（volatile organic compounds，VOC）使得燃煤锅炉成为严重的大气污染源，严重危害人类健康和生态平衡。

煤炭燃烧过程中产生大量的飞灰，其中颗粒直径小于2.5μm的称为PM2.5，包括直接排放和二次生成颗粒，对人体健康十分有害。它也是雾霾天气的始作俑者［1］。

二氧化硫在干洁大气中可以滞留7～14天。在水汽充足的条件下氧化成亚硫酸，导致酸雨，肆虐神州大地多年。(www.xing528.com)

氮氧化物是NO和NO2的总称。排放到大气中的氮氧化物不仅会引起臭氧层的漏洞，而且在光催化下形成酸雾等。氮氧化物对人体器官都能产生破坏作用［2-3］。

汞是地球上唯一主要以气相形式存在于大气中的重金属元素。汞污染具有持久性、易迁移性、生物富集性、生物放大性，进入生物体后难以排出，汞及其化合物（特别是甲基汞）对人体大脑和神经系统、肾功能、消化系统等均有严重影响。

汞在大气中按照其物理化学状态主要分为气态单质汞（Hg0）、活性气态汞（Hg2+）和颗粒汞（吸附于大气中气溶胶的汞），其中气态单质汞和活性气态汞为气态总汞，气态总汞约占大气汞的90%以上，而气态总汞中活性气态汞仅占1%～3%。气态单质汞由于其水溶性差和干沉降速率低，且反应活性低，在大气中的滞留时间可达0.5～2年［4］，因此其可随大气漂流至千里之外。活性气态汞和颗粒汞在大气中的滞留时间通常为几小时或者几周，因此参与大气传输较差。全球人为源每年向大气排放汞2 100 t，其中气态单质汞、活性气态汞和颗粒汞分别为1 480 t、480 t和140 t［5］，可见气态单质汞的控制尤为关键。人为源中中国的大气汞年排放量约为500～700 t，主要原因在于我国对能源的需求较大以及较为落后的污染排放控制能力。而燃煤和有色金属冶炼是我国两个最大的汞排放人为源，约占总排放量的80%。由此，控制燃煤的汞排放是我国实现汞减排的主要途径。

面对严峻的能源与环境问题，调整优化产业结构，控制能源消费总量，改进能源消费结构，推动中国的能源转型，实现能源清洁低碳化利用，成为中国能源发展的重要任务。