汞的形成与排放：大气污染控制工程中的关键环节

近年来，燃煤过程中的汞排放受到广泛关注。汞的挥发性很强，对人体健康造成危害，如导致肾功能衰竭、损害神经系统等。进入水体的汞经甲基化后，易积累在鱼类和以食鱼动物为主的食物链中，然后进入人的消化系统。孕妇、胎儿、婴儿最易受到伤害。

一般来说，煤中汞的赋存形态与其成因密切相关，黄铁矿是煤中最普遍的汞载体，汞也以硒化物形式存在，或者以有机汞的形式存在。在煤的燃烧过程中，汞的排放由在燃烧室内的挥发及其后续的氧化、在灰分表面的凝聚等因素控制。凝聚在颗粒表面的汞可在除尘设备中被部分捕集。在煤-空气燃烧体系，颗粒态汞的形成路径如图2-9所示。因为汞具有挥发性金属的性质，首先直接从煤炭颗粒挥发，继而参与气相反应，通过成核过程形成新的粒子，或者凝结在已存在的颗粒表面。因此，燃煤烟气中汞有三种形态：与颗粒物结合的汞（Hgp）、单质汞（Hg0）和二价的气态汞（Hg2+）。

图2-9　煤燃烧过程颗粒态汞的形成路径

煤中汞的析出率与燃烧条件有关。当燃烧温度高于900℃时，析出率大于90%。相对而言，还原性气氛下的析出率低于氧化性气氛。对燃煤循环流化床锅炉的汞平衡计算，结果表明，不加石灰石的情况下，烟气中汞排放为；在添加石灰石的情况（Ca/s=2.2）下，烟气中汞的浓度为当添加石灰石时，在飞灰和灰渣中的汞的比例明显增加。图2-10为煤燃烧过程中汞的流向示意图。燃煤飞灰和额外添加的吸附剂可以有效捕集烟气中的汞，排入除尘器内，因而减少了汞向大气的直接排放，而富集汞于飞灰中。在飞灰利用或长期贮存过程中，化学过程有可能使汞稳定，也有可能导致汞的释放。有效控制燃煤过程的汞排放，是燃煤污染控制的新课题之一。研究煤燃烧过程影响汞等重金属流向的因素，对制定减少这些金属向环境排放的有效策略是十分必要的。(www.xing528.com)

图2-10　煤燃烧过程中汞的流向示意图

据调查，美国煤炭中平均汞含量范围为0.06～0.33 mg/kg。1994—1995年，仅电站锅炉向大气排放的汞就达51 t/年，占各行业汞排放量的32.6%，排在第一位，成为美国最大的人为汞排放源。初步估算，2003年中国人为源大气汞排放为696 t，约占全球排放的1/3，煤炭燃烧和有色金属冶炼是最主要的人为汞排放源，分别占41%和40%。