第02章-汞的相关知识介绍课件

汞的相关知识介绍主要内容主要内容汞的危害及排放汞的形态分析汞的排放控制技术汞的理化性质化学式：Hg原子量：200.59性状：是常温状态下唯一能呈液态的金属，呈银白色沸点：356.58熔点：-38.87相对密度：13.54g/cm3蒸气压：在0、20、30时分别为0.24、0.16、0.39Pa挥发性：常温下即能蒸发，温度愈高，蒸发愈快。20时空气汞饱和浓度为15mg/m3。溶解度：不溶于水，能溶于类脂质，易溶于硝酸及硫酸，不与碱液反应。汞的危害及排放汞的危害及排放对人体的危害（主要为甲基汞的危害）1.美国国家研究委员会（NRC）调查公众摄入鱼中的甲基汞（CH3Hg）得出：汞的平均摄入量为1-6g/天。研究表明其它形式的汞也有危害。2.汞以元素形式、无机形式和有机形式被吸收后，都转化为二价汞，在肾脏上它能慢慢的消失，但是在脑部却能长期停留。这会对人的注意力、运动功能、语言功能、视觉功能等产生影响。汞的理化性质毒性急性毒性：人吸入浓度为0.51.0mg/m3汞蒸气14周，可致亚急性汞中毒；吸入为13mg/m3汞蒸气35h即可致急性中毒，出现呼吸道刺激症状，严重时还可致化学性肺炎；人一次性吸入2.5g汞被加热后所产生的汞蒸气可致死。给狗吸入金属汞蒸气1520mg/m3，每天8h，13d内即死亡；给狗吸入12.55mg/m3，616d内死亡。慢性毒性：长期在空气中汞浓度高于0.01mg/m3环境下工作或生活，可致慢性汞中毒。空气汞浓度在0.0140.017mg/m3时，慢性汞中毒发病率为3.5%左右，0.020.04mg/m3时，约为4.5%左右，0.050.10mg/m3时，约为5%12%。环境中汞的允许浓度我国规定的汞在室内空气中的最大允许浓度为0.01mg/m3，车间空气中汞的最高容许浓度为0.02mg/m3 一般认为，人在汞浓度为1.2-8.5mg/m3的环境中很快会引起中毒。一支体温计打碎后，外泄的汞全部蒸发后，可使一间15平方米大、3米高的房间室内空气汞的浓度达到22.2mg/m3。科学资料表明，汞对淡水鱼的96hLC50值为33-400微克/升（96hLC50值是指使50%的试验鱼类死亡时的浓度值）。这意味着，当体温计破碎后，如果所含的1克汞完全通过下水道进入水体，需要约34立方米甚至更多的水来稀释，才能使水中汞的浓度低于33-400微克/升。汞的排放1.燃煤锅炉是现今所知的单个的最大的汞的排放源。1999年在美国电厂中使用的9亿t煤中有75t的汞。而从燃煤电厂中排放的总的汞的量在40和52t之间。平均大约有40%的进入燃煤电厂的汞被捕捉，以及60%被排放到大气中。2.我国原煤中汞的含量变化范围平均在0.15.5 mg/kg,煤中平均汞含量为0.22mg/kg,由于燃煤的年耗量巨大,每年燃煤排放的汞及其污染物的量是非常惊人的,我国从19781995年,燃煤汞排放累计达到2500t,每年增速为4.8%,2003年人为源大气汞排放为696t。汞的形态分析汞的形态分析黄铁矿是煤中最普遍的汞载体，也以砷化物或有机汞形式存在。所有形式的汞在燃烧火焰中都会分解成HgHg0 0。燃煤过程中，烟气中汞的存在形式主要有3种：颗粒态汞（粒子吸附态汞HgHgp p）二价汞（氧化态汞HgHg2+2+）零价汞（元素汞HgHg0 0）3种形态的分布比例大概为零价汞54，氧化汞43和颗粒态汞3。燃烧温度燃烧温度900oC时，析出率时，析出率90热力学平衡计算（Equilibrium calculations）725K975K温度低于725K温度大于975K这种环境下汞的热力学稳定状态是元素态，所以炉膛中的汞元素都以零价态存在。当温度低于975K以后，开始有二价汞出现，随着温度的降低，二价汞的份额逐渐增大。温度低于725K时，在烟气中汞的热力学稳定状态是氧化态，几乎所有的零价汞都会转化成为二价汞，而烟气中的 二 价 汞 将 会 以HgCl2的形式存在。热力学平衡计算（Equilibrium calculations）温度处于725K975K之间时，HgCl2的份额由烟气中氯元素的含量决定。由Hg0氧化为Hg2+的反应主要为氯化反应：Cl+Hg0+M HgCl+M Cl2+HgCl HgCl2+Cl所以对于汞的氧化，Cl的浓度非常重要。汞在零价汞和二价汞之间的分布主要取决于烟气中各成分的浓度。主要影响汞形态分布的成分有：HCl、O2、H2O、SO2、NO等等。由Hg0氧化为Hg2+的反应主要为氯化反应：Hg0+Cl HgCl HgCl+Cl2 HgCl2+Cl对于汞的氧化，Cl原子的浓度是最关键的，而产生Cl原子的反应：OH+HCl Cl+H2O HCl+H H2+Cl因为Cl的产生需要HCl，所以HCl的浓度直接影响到Hg0的氧化，并且HCl的浓度越高，Hg2+浓度就越高。即HCl能促进Hg0的氧化。Cl是通过以下反应产生的：OH+HCl Cl+H2O 由上可知，如果没有O2，就不会有OH自由基的产生，所以O2的浓度越高，OH自由基的浓度就越高，Cl原子的浓度就越高，Hg2+浓度就越高。即O2能促进Hg0的氧化。Cl是通过以下两个反应产生的：OH+HCl Cl+H2O HCl+H H2+Cl由上可知，当H2O的浓度增高时，反应会向左进行，Cl原子的产生将大大减少，则Hg2+浓度就降低，即H2O能抑制Hg0的氧化。Cl是通过以下反应产生的：Cl2 2ClSO2会发生以下反应：Cl2+SO2+H2O 2HCl+SO3 2Cl+SO2+H2O 2HCl+SO3由上可知，SO2会抑制Cl原子和Cl2的形成，从而抑制Hg2+的形成。即SO2能抑制Hg0的氧化。NO可以发生如下反应生成活性O原子：NO+O2 NO2+O接着进行如下反应：HCl+O HOCl Hg+HOCl HgCl+OH HgCl+HOCl HgCl2+OH由上可知，在含HCl的烟气中，NO的存在能促进的HgCl2生成，即NO能促进Hg0的氧化。汞的排放控制技术汞的排放控制技术洗选煤技术常规烟气净化装置吸附剂喷入技术洗选煤技术煤中的汞一般与灰分、黄铁矿等结合在一起，洗选煤技术可去除大部分硫化铁和其它物质，同时除去原煤中汞。去除率达到40%-82%。简单、成本低。除尘器现有的电除尘器除尘效率一般可达99%以上，烟气中以较大颗粒存在形式存在的汞可被脱除，而对大量吸附于亚微米颗粒的汞脱除很低。袋式除尘器（FF）在脱除细粉尘方面，有其独特的效果，可获得58%的平均脱除效率。湿法烟气脱硫由于Hg2+易溶于水，湿法烟气脱硫（WFGD）无论是用石灰或者石灰石作为吸收剂，均可除去约90%的Hg2+，而对Hg0没有明显的脱除作用。美国B&W公司在Michigan州和Cincinnati州电站中试试验中，分别获得平均77%和52%的除汞率。选择催化还原脱销选择催化还原装置（SCR）可将氮氧化物还原为氮气，还可有效促进Hg0的氧化。美EERC（Energy and Environmental Research Center)的中试试验表明：燃用高氯烟煤通过SCR后颗粒态汞有显著增加，而燃用低氯亚烟煤则无明显变化。在SCR过程中汞的化学反应可能与煤中的Cl、S、和C含量、SCR运行温度、烟气中氨浓度等因素有关系。现有除尘，脱硫、脱硝技术的脱汞效果控制技术 氧化汞元素汞 颗粒态汞 ESP(电除尘器)几乎无效 几乎无效 有效 FF(袋式除尘器)氧化汞会吸附在飞灰上而被捕捉，但某些情况下，由于氧化物的影响，捕捉效率降低 部分元素汞会吸附在飞灰上而被捕捉(高烧失率情况下)，但某些情况下，由于氧化物的影响，捕捉效果降低 有效FGD(烟气脱硫装置)有效几乎无效，但当氧化汞被捕捉后，捕捉元汞的会有所效率提 无效 SCR(选择性催化还原装置)由于氧化作用，捕捉效率提高 由于氧化作用，捕捉效率降低 在某些情况下捕捉效率可能被提高 飞灰飞灰通过物理吸附和化学吸附，吸附一部分气态汞。试验表明：将飞灰再注入后通过袋式除尘，在135160 附近，汞的脱除率在1380%范围内变化。飞灰吸附主要受到温度、飞灰粒径、碳含量（LOI)、烟气气体成分以及飞灰无机成分对汞的催化作用等因素的影响。活性炭第一种方法是在颗粒脱除装置（PCD）前喷入粉末状活性炭。把活性炭喷入电除尘器（ESP）入口处，汞的捕捉率可高于60%；若是用袋式除尘器FF，则可提高到90%。活性炭喷入方法除汞成本很高，每脱除磅汞需耗资2500070000,其中70%用于吸附剂消耗。活性炭第二种方式是在PCD后喷入活性炭。在ESP除去大部分飞灰之后（97%99%除尘率），用布袋除尘器捕捉喷入的活性炭，可获得超过90%的汞脱除率。活性炭活性炭The End!The End!