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（1）对国外燃煤大气重金属（Hg和Pb等）排放控制技术水平、控制政策和经济成本方面的差异进行调研分析，提出我国大气重金属排放的控制对策建议，并提交相关参考文献。1、引言近年来，人们注意到煤燃烧过程中有害金属元素对环境的影响。美国环保局（EnviromentProtectionAgency，简称EPA）定义的25种有害大气污染物，其中从燃煤锅炉排放的重金属有害空气污染物（HeavymetalsHazardousAirPollutants，简称HAP）主要有Hg、Cd、Pb、Cr和As等，现有除尘器能有效脱除这部分在工作温度下是固体形式的HAP，但Hg、As和Se具有较高的挥发性，不易被除尘器捕获，大部分随烟气排放到大气中。燃煤中有毒的重金属元素主要有汞(Hg)、钪(Sc)、锑(Sb)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)、铽(Tb)、钡(Ba)、铍(Be)、铬(Cr)、镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、银(Ag)等,这些重金属元素及其形成的化合物开始以烟雾或尘埃状态散布在大气中,而且数量非常大,据统计,每年因燃煤进入大气的砷有1500t;然后降落在水体中或地面上,其中,降落在地面上的重金属化合物又会由于洗刷而流进水体。重金属化合物在水体中不能被微生物降解,而只能发生金属迁移。生物从环境中摄取的重金属可以经过食物链的生物放大作用逐级富集,然后通过食物进入人体,引发某些器官和组织产生病变,危害人类健康。2、国内外控制水平差异2.1国内控制方法以燃煤中Hg的控制为例。由于Hg的剧毒、积累性，并且在大气中停留时间较长，因此对环境危害不容忽视。有关Hg的排放控制技术研究已经成为燃煤污染防治的一个重要领域。燃煤电厂汞排放的形式主要有三种：气态汞元素单质Hg，气态二价离子汞Hg和固态颗粒附着汞Hg(P)。一般Hg易溶于水，易于脱除；而Hg不溶于水，且挥发性极强，是汞附存方式中难以脱除的部分。我国燃煤的主要煤种是褐煤，而褐煤燃烧产生的烟气中，汞的形态以元素态为主，因此，我国控制治理汞排放的任务相对更加困难。燃煤电厂汞控制技术主要分三种：燃烧前脱汞，燃烧中脱汞和燃烧后脱泵。由于前两种方式不能完全解决汞排放控制问题，燃烧后脱汞以其较高的脱汞率可能是未来电厂汞污染控制的主要方式，其主要包括吸附剂脱汞法和利用现有湿式脱硫装置汞法等。2.1.1吸附剂脱汞法脱汞吸附剂在燃煤电厂汞控制方面发挥了重要作用。目前，高效吸附剂主要包括：活性炭、飞灰、钙基吸附剂以及一些新型吸附剂等。(1)活性炭吸附剂：活性炭吸附剂在国外应用较为普遍。活性炭对汞的吸附是一个多元化过程，脱汞率与吸附剂本身的物理性质、温度、烟气成分、停留时间、烟气汞浓度、C/Hg比例等因素有关。目前，为进一步提高汞的总脱除率，改性活性炭吸附剂研究已经成为一个新兴领域。高洪亮等分别采用活性MnO2浸渍、FeCI浸渍、600度渗流后的3种活性炭进行燃煤电厂烟气脱汞研究，发现3种吸附剂汞蒸汽能力均有提高，与原始活性炭吸附剂相比，有效吸附时间增加，同时，有效吸附时间内的穿透率大厦大大降低。许多学者对负载硫氯化合放的活性炭对单质汞的脱除效率进行了研究，结果表明，负载硫氯化傲物的活性炭吸附单质汞的能力大大增强，单质汞的脱除率与负载量成正相关关系。其原因可能是活性炭不断把单质汞吸附至表面，而吸附的汞又以很快的速度被硫氯化合物氧化，因此，在较长时间内负载硫氯化合物的活性炭仍能保持80%以上的脱汞率。此外，孙巍等人还对载溴活性炭对单质汞的脱除效率进行了研究，结果表明，改性活性炭的吸附容量随溴负载量的增加而增大，当溴负载量达到0.33%时，单质汞的吸附容量达0.2mg/g约为原始活性炭的80倍，但是由于溴的流失，其利用率仅为5%左右。由于活性炭或者改性炭或者改性活性成本过高，我国燃煤电厂很难承受，因此研究重点集中在新型、价格低廉的吸附剂开发方面。(2)飞灰吸附剂：由煤粉产生的飞灰具有细小的粒径，且有一定的实用性，早已被作为一种潜在的汞吸附剂而进行研究。飞灰在垃圾焚烧炉烟气中汞的控制排放方面，已经显露出其重要的作用。赵毅等以对改性粉煤灰吸收剂对单质汞脱除进行了研究，分别制备了3种吸收剂A、M和N，其中吸收剂A为没有添加剂的一般高活性吸收剂；吸收剂M、N分别含有添加剂M、N的富氧型高活性吸收剂。就单独脱汞而言，吸收剂A脱除效率最差，吸收剂M和N效果相近，当反应温度100度时，在10min反应时间内，汞的最低脱除效率分别约为19.8、46.9%、和59.8%。(3)钙基吸附剂：美国环保局（EPA）S.BehroozChorishi等人采用钙基类物质研究汞的脱除，发现钙基类物质的脱汞效率与燃煤或废弃物燃烧产生的烟气中汞存在的化学形态有很大关系。研究表明，钙基类如Ca(OH)2对HgCI2的吸附效率可达85%，CaO同样也可以很好的吸附HgCI2，但对于单质汞的吸附效率却很低。废弃物燃烧产生的烟气中汞主要以二价汞的形式存在，而燃煤烟气中单质汞的比例要高一些。因此，废弃物燃烧炉中利用钙基类物质可以得到较好的脱汞效率，但钙基类吸附剂应用于燃煤烟气中汞的脱除时，吸附效果不尽如人意。钙基类吸附剂容易获取，价格低廉，同时又是有效的脱硫剂，若能使其在脱汞方面得以突破，将会具有广阔的应用前景。目前，主要从两个方面进行了尝试，一是增加钙基类物质捕捉单质汞的活性区域；二是向钙基类物质中加入氧化性物质。(4)新型吸附剂：高鹏等人通过对高分子化合物壳聚糖的研究，发现壳聚糖吸附剂CS-CY对烟气中的汞有一定的脱除效率，其脱除汞的反应主要是化学反应。它可以高效脱除Hg和Hg，理论上吸附反应温度为80度-120度，并且可以同时脱除NOx和SOx。2.1.2利用现有的烟气治理设备脱汞烟气循环流化床反应器是一种可以喷入吸附剂的装置，其被认为是一种非常有前景的技术，但目前，其应用机组最大装机容量不能超过300MW。烟气中Hg化合物如HgCI可溶于水，湿法脱硫装置可脱除烟气80%-95%的Hg，但对于不溶于水的Hg捕捉效果不显著。因此，湿法脱硫装置对烟气中汞的脱除率为10%-80%。烟气中的飞灰、HCI和NOx不仅影响Hg转化为Hg的转化率，而且也影响着脱硫装置的脱汞能力。如果利用催化剂将烟气的Hg转化为Hg，使烟气中的汞以Hg为主，湿法脱硫装置的脱汞效率将大大提高。由于钙基类吸附剂容易获取，且价格低廉，将其应用于湿式脱硫设备中，实现同时脱硫、脱汞，也是具有很广阔的应用前景技术。2.2国内外控制水平、经济成本差异以Hg为例。美国环保署（U.S.EPA）1999年曾对84个不同的燃煤电厂的空气污染控制装备的汞捕获能力进行了检测和评估（ICR计划），检测涵盖不同类型的燃煤锅炉及煤炭种类，见表1。欧盟的ESPREME和DROPS项目也就燃煤领域汞脱除成本进行了详细的评估，见表2，并对推行这些技术至2020年可取得的社会收益进行了评估对比，见表3。根据这些评估结果，利用燃煤电厂现有除尘设备可以进行部分汞脱除，其中成本最低的是ESP及干式ESP技术，但其汞脱除的效率不高。采用联用装置进行综合脱除时汞的脱除率是最高的，这种对烟气中其它污染物同时脱除的方式具有最佳的性价比和综合经济效益，如“织物过滤器+湿式或干式除尘器+吸收剂喷射”及“干式ESP+湿式或干式除尘器+干式喷射”技术。表1不同汞脱除技术效率分析目前采用的污染排放控制技术汞捕获率/%烟煤次烟煤微尘捕集装备冷侧静电除尘器热侧静电除尘器袋滤机微粒洗涤器干法烟气脱硫装置喷雾干燥吸收技术与静电除尘技术联用喷雾干燥吸收与袋滤除尘技术联用湿法烟气脱硫装置冷侧静电除尘器与湿法烟气脱硫装置联用热侧静电除尘器与湿法烟气脱硫装置联用袋滤器与湿法烟气脱硫装置联用461612138372140-3898258135553396-表1欧盟汞脱除技术及成本分析(硬煤与褐煤燃烧领域)排放控制技术汞减排率/%2008年度成本/(美元·MW-1)年度投资成本年度运作成本年度总成本静电除尘器（ESP）24织物过滤器（FF）20干式ESP：经改造；32织物过滤器+湿式或干式除尘器+吸收剂喷射98干式ESP+湿式或干式除尘器+干式喷射98电催化氧化80整体煤气化联合循环（IGCC）900.450.901.350.461.471.930.920.521.440.721.802.522.732.45.138.5511.7620.31--20.00表3欧盟采用不同排放控制技术实现燃煤领域汞减排至2020年成本和预期受益排放控制技术汞减排效率/%每千克汞减排成本/美元每千克汞减排社会受益/美元ESP或FFESP或FF+FGDESP或FF+FGD+吸收剂喷射0~3030~5050~99100190260100320540下面是国内外燃煤大气重金属排放控制技术方法的对比，从中可以看出国外的技术已经相当的成熟。对于重金属的净化处理方法也日益完善，是国内需要不断学习、进步的。燃烧前预处理燃烧过程处理燃煤重金属形态转化的应用国内粘结剂的开发水煤浆技术不成熟流化床燃烧技术织物(布袋)过滤技术热等离子体处理技术微生物法光化学法国外粘结剂的开发实现了水煤浆技术的工业化应用常将处理过的燃煤残渣用作建筑材料微生物展示技术拓展到了基因领域等离子体反应器烟气冷凝净化系统3.国内外控制政策差异以Hg为例。下表是控制燃煤大气汞排放有关国际和区域协议。国际协议生效时间覆盖地域控制对象控制措施《长距离跨界大气污染公约》以及1998年关于重金属的《奥胡斯议定书》1983年3月16日中欧、东欧、加拿大、美国汞的排放点源、涉汞产品和涉汞废物等明确规定了点源汞排放标准或限值,对汞控制技术有严格规定,制定了相应的技术标准等赫尔辛基公约1992年4月9日波罗的海区域(包括波罗的海的入口和对水体造成危害的地区)汞的排放点源、涉汞产品和涉汞废物等明确规定了点源汞排放标准或限值,对汞控制技术有相应的规定,加强监测能力建设等东北大西洋海洋保护公约1998年3月25日东北大西洋区域(包括各成员国的内陆水体和内陆海)汞的排放点源、涉汞产品和涉汞废物等明确规定了点源汞排放标准或限值,对汞控制技术有严格规定,加强监测能力建设,控制技术信息交流等鹿特丹公约1998年9月11日全球范围汞等有害化学品监督和控制世界各国汞等危险化学品2000年l2月，美国环保署（EPA）宣布开始控制燃煤电厂锅炉烟气中汞的排放。2005年3月l5日，美国环保署颁布了汞排放控制标准(CAMR．CleanAirMercuryRule)，于是美国成为世界上首个针对燃煤电厂汞排放实施限制标准的国家。我国目前除对垃圾焚烧炉和与汞有关的化工生产过程已出台相关的控制标准外，还没有制定针对燃煤过程汞排放的控制标准。我国关于燃煤电厂大气污染物控制的法律、法规主要有《中华人民共和国大气污染防治法》、《排污征收管理条例》、《国务院关于环境保护若干问题的决定》、《关于两控区酸雨和SO2污染“十五”计划的批复》以及《国家环境保护“十一五规划”》、《现燃煤电厂SO2“十一五规划”》等。《中华人民共和国大气污染防治法》于1987年制定颁布。2000新年修订的《防治法》对火电厂SO2和NOx排放控制有了更严格的规定,将NOx治理提到与SO2、烟尘治理并列的地位,鼓励电厂采用先进的CO2控制、汞减排技术。另外,利用经济手段控制污染物排放。《排污费征收使用管理条例》自2003-07-01起实施,该条例规定装机容量30万kW以上的机组排放SO2数量,由省、自治区、直辖市人民政府环境保护行政主管部门核定,SO2、NOx按每一污染当量0.6元收费。我国从2000年开始全面实施总量控制政策,“十一五”期间,国家加大了对污染物排放总量的控制力度。2008年,国家环境保护部又对现行的排放标准《火电厂大气污染排放标准》(GB13223-2003)进行修订,发布征求意见稿,对燃煤电厂大气污染物排放标准提出更高的要求,这一举措也证明了大陆地区控制燃煤电厂大气污染的决心和力度。香港于1959年颁布首部有关空气污染管制的法例《保持空气清洁条例》,用以控制燃料燃烧所产生的排放物。1983年,制