燃煤电厂汞的排放控制要求与监测方法
- 格式:pdf
- 大小:344.74 KB
- 文档页数:6
中国电力报/2014年/10月/27日/第006版发电论坛燃煤电厂汞污染排放监测与控制技术的发展华能清洁能源研究院高级工程师钟犁汞是一种剧毒性物质,燃煤烟气中的汞浓度虽然很低,但总量巨大。
据联合国环境规划署2010年的数据,全球人为汞排放总量为1960吨,其中燃煤约占人为总排量的25%。
我国能源总量中煤炭占比近70%,燃煤是我国首要汞排放源,约占1/3。
《火电厂大气污染物排放标准》也规定燃煤电厂汞污染排放标准为30微克/立方米。
掌握燃煤电厂的汞污染控制技术,烟气中汞浓度的准确监测是基础。
然而燃煤电厂烟气中的汞浓度很低,约1~20微克/立方米,与常规污染物一般几十到几百毫克/立方米的排放浓度相比,仅约为后者的万分之一。
因此,燃煤烟气中汞浓度的准确监测难度非常大。
燃煤电厂烟气中的汞有三种形态:固态颗粒汞、气态二价汞、气态元素汞。
由于电厂采用的除尘器具有很高的除尘效率,使得颗粒汞的比例极低,气态二价汞和气态元素汞是烟气中汞的主要形式。
目前国际上采用的燃煤电厂大气汞排放监测方法有三种,分别是安大略法、在线连续监测法和吸附管离线采样法。
综合比较,吸附管离线采样法是一种能够以较低成本,实现对燃煤电厂烟气中汞浓度准确监测的方法,而且操作简单方便,适合推广。
针对此方法不适用于颗粒物浓度较高场合汞排放监测、以及不支持汞形态监测的不足,华能集团清洁能源技术研究院(华能清能院)开展了吸附管离线采样方法的拓展应用研究,结果表明利用吸附管采样法测量烟气总汞时,通过采取防尘、控温等措施,可以保证测量结果的准确性。
利用现有的烟气净化系统,可以实现一定的脱汞效果,但如果希望获得较高的脱汞效率,还需采用专用的脱汞技术。
专用脱汞技术主要包括氧化脱汞技术和吸附脱汞技术。
氧化脱汞技术是通过在煤、烟气、脱硝催化剂中加入氧化性添加剂、催化剂等措施,促使汞的氧化,从而提高脱汞效率,尤其适用于装有湿法烟气脱硫系统的电厂。
该技术具有投资运行成本较低、脱汞效率较高的特点。
燃煤电厂烟气中汞排放分析及监测方法研究摘要:我国经济的日升月恒和重工业的稳步发展都需要燃煤来提供能量。
锅炉尾气主产物烟气成为了我国大气污染一大问题。
国家出台了一系列有关环保的政策来限制工厂尾气中一些元素的排放量,加强对有害成分排放的控制。
汞及其化合物会掺在燃烧煤炭的尾气中,污染上方大气且对生态环境造成不可逆直接伤害。
本文研究了国内外汞不同的采样分析和监测技术,提高汞排放监测准确和精确性,在其基础上提出改进建议,对汞排放控制的研究具有重要意义。
关键词:燃煤电厂;烟气;汞排放1.汞的基础监测方法(1)冷原子吸收分光光度法一定质量浓度的酸性高锰酸钾溶液吸收了燃煤电厂排放的烟气尾气中的汞,汞被吸收后发生了氧化反应变为离子态,汞离子又和氧化亚锡发生还原反应变回原子型态,存在于溶液内部的汞蒸气被通入的载气吹出进入到测汞仪内部,最后由冷原子吸收分光光度法(CAAS)测出Hg2+的质量浓度。
根据GB/T 16157中的气态污染物化学法采样系统,吸收烟道中烟尾气。
气密性试验后给采样管打开辅热装置。
实验前要先做一组对照组,将空白样品进行CAAS分析并记录数据。
注意采样时间为30min,需要避光运输,盛放产物的容量瓶也需要被原液洗涤大于2次,样品采集后需要尽快分析,或在0~4℃的温度下密封保存不要超过5d。
(2)原子荧光分光光度法气态汞属于荧光物质,经一定波长光源照射处于临界激发态,又降低活性回到基态左右能带,快速产生相对能量的荧光,分析其强度来测得汞含量。
以等速采样的方式,将颗粒物提取至玻璃纤维材质的滤筒,并用混合酸/王水对其进行消解化。
加热得到二价汞(Hg2+),Hg2+后续又和硼氢化钾(KBH4)还原反应生成气态汞,后被气泵打到光度计内部操作得到含量。
按GB16297-1996要求与CAAS类似组装。
各个采样点采样时间大于0.5h,样品数量大于2个,最后将数据取平均值。
空白样品步骤同上。
采样时,在没有尘粒抖落的前提下剪碎并收集样品,加入王水加热轻微沸腾状态,约2h冷却,后用滤纸过滤。
大气中汞的来源1 主要来源大气中主要汞污染源为燃煤电厂、水泥厂以及有关矿物材料的开采和加工。
甲基汞同时可从城市废物充填和污水处理厂直接排出。
燃煤电厂是汞向大气排入的最主要来源。
上海市对空气中细粒径颗粒态汞的分析表明,大气中汞的颗粒物来源燃煤约占80%左右。
2 燃煤电厂生产过程汞的迁移转化电厂燃煤中的汞经燃烧通过烟气、飞灰和灰渣以及冲灰水的排放进入大气、土壤和水体。
由于汞具有挥发性,电厂用煤在粉碎过程中已有部分挥发。
煤粉进入炉内,随着温度升高,挥发出的气态汞随着烟气排放。
烟气进入除尘设备后,部分汞被灰颗粒吸附随同残留在灰渣中的汞一块被排入灰场。
进入大气的汞通过干湿沉降进入土壤和水体。
灰渣和冲灰水中的汞进入环境后,其中零价汞比重大,不易溶于水,在靠近排放口处沉淀下来。
二价汞离子在迁移过程中,被底泥和悬浮物中颗粒吸附,渐渐沉降下来。
其它形态的汞在水或沉降物中也可以转化成二价汞。
二价汞在微生物作用下,生成毒性更大的甲基汞和二甲基汞。
火电厂灰场的粉煤灰也会对土壤和地下水造成影响。
汞的危害汞是有剧毒性的微量元素,它具有挥发性和累积性。
汞在空气中传输扩散,最后沉降到水和土壤中,从而对环境和人体健康构成极大隐患。
大气中汞的浓度往往较低,一般不为人们所重视。
如果汞直接或通过大气沉降进入水体,它将以毒性更大的形态-甲基汞在鱼和动物组织中累积。
甲基汞和二甲基汞也可富集于藻类、鱼类和其它水生生物中。
生物累积导致处在食物链顶端的食肉动物体内的汞浓度数千倍甚至数百万倍于水中的汞浓度,从而在整个食物链中富集。
人体汞接触主要通过食用被污染的鱼。
高水平的汞接触将对人的神经系统和生长发育产生影响。
根据汞的接触剂量,它的健康影响依次是:感觉和认知能力的轻微损失、颤抖、不能行走、抽搐和死亡。
长期吃大量从同一汞污染区域捕获的鱼的人汞中毒的风险最大。
尤其对于育龄妇女风险更大,因为胎儿的神经系统对汞更敏感,比成人更容易受到汞的危害。
燃煤汞的形态锅炉燃烧过程中,煤中汞受热挥发以汞蒸汽的形式存在于烟气中,在炉内高温条件下,几乎所有煤中的汞(包括无机汞和有机汞)转变成元素汞并以气态形式停留于烟气中。
燃煤电厂汞排放控制技术简介摘要:本文浅要分析了汞在燃煤中旳赋存形态及其排放特性,并根据影响汞清除率旳重要原因,简要简介了目前某些汞排放控制技术。
关键词:赋存形态清除率洗煤活性炭序言汞是目前重要旳全球性污染物之一,在大气中停留时间长、毒性大,并且具有生物累积作用,对人群健康构成很大威胁。
全球每年排放到大气中旳汞总量约为5000吨,而燃煤过程中汞排放占相称大旳比重。
根据美国环境保护署(EPA)1997年给美国国会旳汞研究汇报显示,燃煤电厂是最大旳汞排放污染源。
与燃油相比,燃煤产生旳汞排放要高出10倍到100倍。
因此燃煤电厂对于汞污染物旳排放控制刻不容缓。
一、汞在燃煤中旳赋存形态及其排放特性要控制燃煤电厂汞排放,就必须先理解汞在燃煤中旳存在形态及其特性,以便对症下药。
煤中大部分汞是以固溶物形式存在于黄铁矿中,以硫化物结合态、有机物结合态和残渣态存在,也也许有部分微细旳独立汞矿物分布在黄铁矿和有机物组分中。
汞是煤中较易挥发旳痕量元素之一。
煤粉通过燃烧,其中旳汞重要分为两部分:一部分伴伴随灰渣旳形成,直接存留于灰渣和飞灰中;另一部分在火焰温度下伴随煤中黄铁矿(Fes:)和朱砂(HgS)等含汞物质旳分解,以单质形态释放到烟气中。
,由于炉内高温,单质汞是煤粉中旳汞在火焰温度下存在旳重要形式。
当烟气流出炉膛,流经换热面,烟气温度逐渐减少时,一部分旳气相单质汞会被飞灰通过物理吸附、化学吸附和化学反应等途径吸取,从而转化为以颗粒态存在旳汞№(P),这一部分包括HgC12、HgO、HgSO4和HgS等。
一部分旳气相单质汞在烟气温度减少到一定范围时,会被烟气中旳含氯物质氧化而生成气相氯化汞(HgC12)。
目前学术界认为烟气中气态二价态汞多数为HgCl2(g)。
最终尚有一部分气相单质汞仍保持不变,随烟气排出。
研究表明,在空气污染控制器旳上游烟气中旳气相汞中Hg2+占50 ~80%,单质汞Hg0占20 ~50%。
二、影响汞清除率旳重要原因燃煤烟气中旳汞重要有三种形态:二价汞(Hg2+)、单质汞(Hg0)、颗粒汞(Hg P)。
“燃煤电厂大气汞排放监测试点工作”企业监测方案(修改稿)为落实《国务院办公厅转发环境保护部等部门关于加强重金属污染防治工作指导意见的通知》和《国务院办公厅转发环境保护部等部门关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》要求,为掌握我国燃煤电厂大气汞排放状况,完善我国废气汞监测技术体系,保证燃煤电厂大气汞排放监测试点工作的顺利开展,特制定本监测方案。
一、监测范围开展本次试点工作的华能、大唐、华电、国电、中电投、神华集团的16家电厂各2台机组。
华能集团:华能福州电厂、华能北京热电厂、华能榆社电厂;大唐集团:托克托发电公司、阳城国际发电有限责任公司、许昌禹龙发电有限责任公司;华电集团:贵州大方发电有限责任公司、武乡和信发电有限公司、福建华电永安发电公司国电集团:浙江北仑第三发电有限公司、天津国电津能热电公司、国电开远发电有限公司中电投集团:外高桥电厂、合川电厂、通辽电厂神华集团:国华三河发电有限公司二、监测内容燃煤电厂定期对其废气颗粒物以及脱硫设施前、除尘设施前、脱氮设施前废气、废水、固体废物和煤中的汞开展监测,对安装的大气汞自动监测设备的正常运行负责,并应当配合有关环保部门开展对自动监测数据的比对工作,并按照《固定污染源烟气排放连续监测技术规范(试行)》(HJ/T 75-2007),对自动监测设备进行日常运行管理,建立健全相关制度和台帐;按照有关技术规范要求对污染源自动监测设备进行巡检、维护保养、定期校准和校验,对异常和缺失数据按规范进行标识和补充。
燃煤电厂与监测站根据污染物排放的工艺流程、排放规律、处理工艺等情况共同确定采样点位、监测分析指标,并经现场确认后,按此开展监测,并报总站备案。
三、监测频次试点工作时间为半年,试点工作期间燃煤电厂定期对排放的废水、废气、固体废物和煤中的汞开展监测。
废气、废水、固体废物中的汞每15天监测一次,每批次煤监测一次汞含量。
四、监测项目与分析方法本次燃煤电厂烟气汞排放在线监测试点工作需监测分析的监测对象介质包括:废气(有组织排放烟气)、废水(冲灰废水、煤泥废水、脱硫废水等)、固体废物(锅炉炉渣、粉煤灰、脱硫废物等)和煤质中的汞,并对大气汞排放连续监测系统进行比对监测。
燃煤电厂烟气中汞处理技术及监测方法探讨针对当前燃煤电厂所排放的烟气中,关于汞元素对环境的危害问题进行了论述,对目前燃煤电厂能够采用的脱汞技术进行了总结,并对如何监测燃煤电厂烟气中的汞含量值,提出了有效的改进对策。
标签:燃煤烟气;电厂;汞处理;脱汞技术0 引言我国对重金属汞有严格的管控制度,汞的剧毒性对人体危害巨大,因此为了避免汞排放对环境造成污染,要严格监测汞元素的排放问题。
超量的汞会在不同的环境层面中进行自由渗透,包括土壤、水域等。
汞可以在生物体内进行聚集,例如当空气或是自然水体中的汞元素超标时,就会在动物或鱼的内脏组织中沉淀下来,人一旦使用了这些鱼或动物,汞元素就会进入人的体内,进而毒害人的神经系统,或者是影响未成人的成长发育。
根据环境调查报告统计,由于人为因素造成汞污染的问题,主要来自于燃煤。
火电厂燃煤发电排放的烟气中,包含多种有毒重金属,例如汞、铅、镍、锌、铬等。
这些重金属一部分会随着燃煤产生的烟气、粉尘等,由烟囱排入大气中,而有一部分会被吸附在烟道中,工厂对烟道进行清理,会将这一部分灰尘收集到贮灰场,从而使得灰尘中可溶于水的重金属,随水向地下渗透,或者是被冲入地表水体,造成水环境的污染。
根据有关研究资料显示,由于电厂燃煤排放的汞污染物,占总污染物排放量的33%,居于所有行业的首位。
随着我国燃煤量的增加,汞污染呈现逐年上升的态势。
尤其是燃煤电厂的汞排放情况,还没有制定相应的监测方法和排放标准。
1 我国当前实行的脱汞技术1.1 洗煤技术煤炭中的黄铁矿的含量和重金属汞关系密切,通过磁分离法去除黄铁矿的同时,也去除了黄铁矿的伴生物汞。
此外,还有一些可以从原煤中提取汞的方法,包括微生物法、化学方法等。
据统计,采用化学洗煤技术,可以比传统的洗煤技术,多去除约25%的汞。
1.2 热处理技术利用汞的挥发性高的特性,可以对煤进行预热,煤炭中的汞经过加热进而挥发。
据研究数据表明,当煤炭加热到400摄氏度时,可以将煤炭中80%的汞进行分离。
关于燃煤电厂汞排放及其控制技术的探究摘要:介绍了燃煤汞排放的现状、汞排放引起的危害及现行控制标准。
结合目前对汞排放控制的最新技术,提出了改善燃煤汞排放的建议。
关键词:汞排放;燃煤烟气;除汞技术0 引言燃煤电厂中 Hg 等痕量元素虽然排放浓度并不高,但是由于痕量元素本身的累积效应以及高毒性,它们也成为污染物控制的主要对象。
我国先后 4 次颁布实施有关燃煤电厂大气污染物的排放标准,标准中均没有设置汞的排放限值,在新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223 -2011)中增加汞的排放指标。
经研究美国、欧盟和德国的火电厂排放标准,确定我国火电厂汞及其化合物排放浓度限值为 0. 03mg/m 3(自 2015 年 1 月 1 日起实施)。
随着环保排放标准的日益严格,汞污染防治工作已被纳入电力企业“十二五” 规划,《重金属污染综合防治“十二五” 规划》和《“十二五” 重点区域大气污染联防联控规划》都对燃煤电厂大气汞排放控制工作做了安排。
目前汞排放控制对策、燃煤电厂汞形态分布、排放机理及控制技术的研究被提上了议程。
1 汞排放的危害随着高效电除尘器、烟气脱硫、烟气脱硝、高烟囱排放等污染控制技术的采用,烟尘、SO 2 和NO x 的污染已得到有效的控制,燃煤电厂汞污染问题逐渐显现。
由于汞在 36℃就开始蒸发,温度越高,蒸发越快。
汞蒸气可以随着大气环流迁移到很远的地方,随着燃煤烟气的排放,这些汞被扩散到空气中,溶解于水中,由于汞比重大,往往沉积于河底。
在甲基维生素 B12 存在下,经过厌氧细菌的作用,沉积于河底的汞离子形成了甲基汞和二甲基汞,甲基汞能积聚在水生生物中,参加食物链,使汞在鱼体内富集浓缩,达到极高浓度,最高可达20 万倍! 甲基汞进入人体后主要侵害神经系统,尤其是中枢神经系统。
数据表明,2010 年 1 ~11 月份用于发电的煤就达 10.05 亿t。
如按照国外燃煤中汞的平均含量0.2 mg/kg 计算,燃煤中含汞量达201 t。
燃煤火力发电厂烟气汞排放问题与建议研究摘要:汞是一种有毒重金属,在大气和水体中的积累可能对生态系统和人类健康造成潜在风险。
为解决燃煤火力发电厂烟气汞排放问题,必须寻求科学高效的方法,减少汞的排放,保护环境和生态健康。
在燃煤火力发电厂烟气汞排放的解决方案中,汞捕集技术是一种重要的方法。
通过在燃烧过程中采用汞捕集剂,可以有效地将烟气中的汞元素捕获,并将其固定在固体颗粒上,防止其进入大气和水体。
这一方法可以降低燃煤火力发电厂烟气中的汞含量,减少对环境的污染,同时也为后续的汞排放控制提供了有效的途径。
关键词:燃煤;火力发电厂;烟气汞;排放问题;控制建议引言燃煤火力发电是全球主要的电力供应方式之一,燃煤火力发电厂在燃烧过程中会释放大量的烟气污染物,其中包括对环境和健康产生潜在威胁的重金属汞。
烟气中的汞排放不仅对大气造成污染,还可能经由沉降进入水体,造成水生生物中的富集,形成生态链传递,引发环境风险。
在此背景下,燃煤火力发电厂烟气汞排放控制技术的研究和应用显得尤为重要。
1燃煤火力发电厂烟气汞排放概述燃煤火力发电厂烟气中含有大量的汞元素,其排放对环境和人类健康造成严重威胁。
烟气中的汞会被释放到大气中,随着大气传播并最终沉降到地表水体,汞进入水体后会转化为有机汞,累积在水生生物体内,形成食物链传递,引发生态风险。
同时,烟气中的汞排放还可能被人体吸入,导致神经系统和免疫系统等严重损害,威胁公众健康。
为了控制燃煤火力发电厂烟气中的汞排放,烟气汞排放控制显得尤为重要。
采取有效的汞排放控制措施可以减少大气中汞的含量,减缓汞在生态系统中的传播和积累,降低对环境和生态的不良影响。
此外,烟气汞排放控制还能够降低人体接触汞的风险,保护公众的健康。
燃煤火力发电厂烟气汞排放控制涉及多种技术手段。
例如,在燃烧过程中通过调整燃烧条件和采用先进的燃烧技术,可以降低汞的生成量;利用脱硫除尘系统可以捕集烟气中的汞颗粒,减少排放量;而通过使用活性炭等吸附材料可以捕集烟气中的汞蒸气。
汞在燃煤电厂中的排放与控制燃煤电厂是目前世界上最主要的电力供应方式之一。
然而,煤炭的燃烧会产生大量的汞排放,对环境和人体健康构成了潜在的威胁。
因此,针对燃煤电厂中的汞排放问题,采取有效的控制措施十分必要。
首先,了解汞在燃煤电厂中的来源以及排放途径是至关重要的。
汞在燃煤过程中主要来自于煤炭中的天然含汞物质。
当煤炭燃烧时,天然含汞的物质会被释放出来,并随烟气一起进入大气中。
汞主要以气态元素形式存在,但在某些特定条件下也可转化为固态或液态形式。
针对燃煤电厂中的汞排放问题,可以采取一系列的控制措施来降低其排放量。
首先,进行煤炭的预处理是十分关键的一步。
通过对煤炭进行洗选、除尘以及预处理,可以有效降低煤炭中汞的含量,从而减少燃烧过程中汞的排放。
其次,采用高效的脱硫技术也是降低汞排放的有效手段。
脱硫过程中,除了可以去除煤炭燃烧排放物中的二氧化硫,还可以同时去除其中的汞。
此外,采用先进的脱氮技术也能有效降低氮氧化物排放,并同时减少与汞的相互作用,从而进一步降低汞排放。
此外,对烟气进行高效的除汞处理也是一种常见的控制方法,可以采用压力吸附、催化氧化等技术进行治理。
除了在源头上进行控制外,对燃煤电厂中的汞排放进行监测和评估也是重要的。
通过持续的汞排放监测,可以了解燃煤电厂的汞排放情况,并及时采取相应的控制措施。
监测可以通过连续监测设备或间歇性采样测试等方式进行。
此外,对汞排放进行评估也是十分必要的,可以通过建立适当的数学模型来预测和评估不同控制措施对汞排放的影响。
然而,仅仅依靠燃煤电厂内部的控制措施是不够的,全面控制汞排放还需要政府、企业与公众的共同努力。
政府应制定相关的环保法规与政策,加强对燃煤电厂的监管,并推动采用更环保的能源替代煤炭。
企业应积极引进先进技术,提升汞排放控制的水平。
公众也应增强环境保护意识,倡导减少煤炭的使用,同时支持政府和企业在控制汞排放方面的努力。
总之,燃煤电厂中的汞排放问题不可忽视,对环境和人类健康具有一定的危害性。
烟气污染防治技术之汞污染防治技术及脱汞技术关键词:脱汞技术汞污染控制技术汞污染防治技术燃煤电厂汞污染防治技术可分为三类:燃烧前控制、燃烧中控制和燃烧后控制65377;1燃烧前汞污染控制技术燃烧前汞污染控制主要包括洗煤技术和煤低温热解技术65377;1.1洗煤技术煤中的汞与黄铁矿有密切的关系,利用磁分离法去除黄铁矿,同时也可以除去与黄铁矿结合在一起的汞。
另外,化学方法、微生物方法等也可以将汞从原煤中分离65377;1.2煤低温热解技术由于汞的高挥发性,在煤加热的过程中,汞会由于受热而挥发出来65377;2燃烧中汞污染控制技术燃烧中控制是通过改变优化燃烧和在炉膛中喷入添加剂氧化吸附等方式,结合后续设施加以控制。
通过改进燃烧方式,在降低NOx 的同时,抑制一部分汞的排放,流化床燃烧方式在降低NOx排放的同时可以降低烟气中汞及其他微量重金属的排放。
主要包括:循环流化床技术65380;低氮燃烧技术65380;炉膛喷吸附剂技术65380;添加氧化剂技术65377;3燃烧后汞污染控制技术燃烧后控制主要包括:协同控制技术65380;单项脱汞技术65380;多污染物控制技术65377;3.1协同控制技术燃煤电厂现有的脱硝装置65380;除尘器和脱硫装置等烟气处理设施对烟气中的汞具有一定的去除作用。
烟气脱硝装置可以促进烟气中零价态的汞氧化为Hg2+,以颗粒态形式存在的汞在经过电除尘器65380;电袋复合除尘或袋式除尘器时可以被去除,Hg2+易于溶于湿法脱硫浆液中而被去除。
湿式电除尘器65380;烟气循环流化床脱硫等烟气治理设施对汞及其化合物均有一定的脱除效果。
3.2单项脱汞技术单项脱汞技术是基于现有设施改进的单项控汞技术,如改性SCR 催化剂汞氧化技术65380;除尘器前喷射吸附剂(如活性炭65380;改性飞灰65380;其他多孔材料等)65380;脱硫塔内添加稳定剂65380;脱硫废水中加络合(鳌合)剂等技术,实现更高的汞控制效果。
环境与健康杂志2010年3月第27卷第3期J Environ Health,March 2010,Vol.27,No.3【工作交流】文章编号:1001-5914(2010)03-0270-02燃煤电厂烟气中汞的监测方法评价武成利1,2,曹晏2,董众兵1,潘伟平2关键词:空气污染;汞;燃煤电厂;监测方法中图分类号:X830.2文献标识码:C作者单位:1.安徽理工大学化学工程学院(安徽淮南232001);2.美国西肯塔基大学(美国42101)作者简介:武成利(1976-),男,讲师,博士研究生,从事环境和化工方面的研究。
燃煤电厂是主要的人为汞排放源之一,占人为排放的三分之一[1,2]。
汞在燃煤电厂以3种形态存在:零价汞(Hg 0)、氧化态汞(Hg 2+)和颗粒态汞(Hg p ),零价汞不能溶于水,很难脱除;颗粒态汞一般经过静电除尘器(ESP )除去[3];Hg 2+能溶于水,通过湿法脱硫装置(Wet FGD )既能脱SO 2又能脱除Hg 2+。
2005年3月,美国环保署(EPA )颁布了洁净空气汞控制条例(CAMR )[4]。
为实时监控各个电厂汞的排放,要求燃煤电厂安装可行的汞监测设备[5]。
本研究采用安大略法(OHM )、连续汞监测法(Hg CEM )、半连续汞监测法(Hg SCEM )和吸附剂捕获方法(Appendix K )在燃煤电厂的烟气排入大气的最终排放点烟囱上进行汞浓度监测,比较4种汞监测方法的可行性和有效性。
1材料与方法1.1电厂测试机组情况和煤样分析该电厂锅炉是205MW 的煤粉炉,烟气污染物控制设备包括选择性催化还原脱硝装置、冷侧静电除尘器和石灰石-石膏湿法脱硫装置。
电厂燃烧用煤为烟煤,煤的空气干燥基的水分、灰分和挥发分分别为8.85%,10.70%和34.92%。
空气干燥基碳、氢、氧、氮和硫元素分析结果分别为63.43%,5.52%,15.26%,1.18%和3.91%(质量分数);汞、氟和氯分析结果分别为0.11,49.46和1936.64mg/kg 。
燃煤电厂烟气中汞含量监测方法探讨作者:张布伟蔡同锋来源:《科技资讯》 2012年第33期张布伟蔡同锋(江苏省环境监测中心江苏南京 210036)摘要:综述了燃煤电厂烟气中汞对环境的影响情况,分析了燃烧后烟气中汞的形态与特点。
重点分析了国内外针对烟气中汞浓度的几种监测和分析方法,并对这几种方法的优缺点进行了综合比较。
关键词:燃煤电厂汞监测方法中图分类号:X83 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)11(c)-0143-01现在燃煤造成的痕量元素(如Hg、As、Pb、Se等)污染问题也正在引起人们的重视,特别是燃煤造成的汞污染[1]。
如何合理选择测试方法,是研究烟气中汞含量的关键因素之一。
本文研究几种目前现有的国内外测汞技术,分析比较几种方法的可行性和有效性。
1 燃烧后汞存在的形态与特点煤炭经炉膛内燃烧后,绝大部分的煤中汞转化成Hg0,并以气态形式存在于烟气中。
烟气中汞的含量除了和煤中S和HCl有关外,还与锅炉的燃烧方式、燃烧温度、尾部受热面的温度和形式以及污染物处理设施的类型和特性等因素有关。
烟气中的部分汞蒸汽会凝结在飞灰表面上或者被飞灰中的残炭所吸附,变为颗粒态汞,但大部分的汞仍停留在气相中[2]。
气相汞在温度小于400 ℃时候主要以HgC12为主,在温度大于600 ℃时候以Hg0形式存在为主,当温度介于两者之间时,两种汞形态共存。
不同形态的汞具有不同的物理和化学性质,氧化态汞(Hg2+)易溶于水且易附着在颗粒物上,而因此富集在颗粒物上的汞大部分会被电厂的烟气处理设备去除(电除尘器或布袋除尘器、湿法脱硫装置等),颗粒态汞(Hgp)也易于被除尘器去除,且在空气中停留的时间较短。
相较而言,元素态汞(Hg0)则不溶于水且极易挥发,电厂现有的烟气处理设施很难捕获元素态汞,因而绝大部分的Hg0会排放到空气中,且在空气中停留时间较长,对环境影响很大。
2 国内现有的监测方法我国到目前为止针对废气中汞的含量监测开展的比较少,缺少相关的经验,还没有形成熟规范的监测方法和技术指南。
V o.l1,N o.3 M ay,2011环境工程技术学报Journa l of Env iron m ental Eng i neer i ng T echno l ogy第1卷,第3期2011年5月收稿日期:2011-02-17基金项目:中国国电集团公司科研项目(Z200703)作者简介:李辉(1985)),男,硕士,研究方向为燃煤电厂CO2减排及汞监测技术,li hu i850627@1261co m文章编号:1674-991X(2011)03-0226-06燃煤电厂汞的排放控制要求与监测方法李辉1,2,王强3,朱法华1,21.国电环境保护研究院,江苏南京2100312.南京信息工程大学,江苏南京2100443.南京国电环保设备有限公司,江苏南京210044摘要:介绍了汞污染对环境、人体健康的影响与危害及燃煤电厂汞的产生和排放机理,对国内外燃煤电厂汞排放控制相关政策、排放标准进行了对比,重点介绍目前主要的烟气汞排放监测方法。
其中较为成熟的烟气汞排放监测技术主要是美国国家环境保护局(U S EPA)制定的安大略法(OHM法),30A法(在线监测)和30B法(吸附采样分析法)。
结合我国部分已开展燃煤电厂烟气汞监测项目的经验提出建议:参考发达国家经验,开发适合于我国燃煤电厂的汞检测标准方法及相应仪器设备,在掌握我国燃煤电厂汞排放情况的基础上制订减排目标及排放标准。
关键词:燃煤电厂;汞排放;政策与标准;监测方法中图分类号:X51文献标识码:A DO I:1013969P.j issn.1674-991X.20111031037The Control Requirem ents and M onitori ngM ethods forM ercuryEm ission i n Coal-fired Po w er P l antsLIH u i1,2,WANG Q iang3,Z HU Fa-hua1,21.S tate P o w er Env i ron m enta l P ro tecti on R esearch Institute,N anji ng210031,Ch i na2.N anji ng U n i ve rs i ty o f Infor m ati on Science and T echno l ogy,N an ji ng210044,China3.N an ji ng G uodian Env iron m en tal P rotection Equi pment Co.L td,N anji ng210044,Ch i naAbst ract:The effect and har m o f m ercury to t h e env ironm ent and hum an hea lth,as w ell as the m echanis m o f m ercury generation and e m issi o n i n coa-l fired po w er plants,w ere i n tr oduced.The related po licy and standar ds i n China and i n deve l o ped countries w ere co m pared,and the m a i n m on itoring m ethods fo r m ercur y i n flue gas focused.The re lati v e l y m ature m onitori n g m ethods i n cluded Ontario H ydr o M ethod(OHM),30A M ethod and30B M ethod w hich w ere developed by US EPA.Co mb i n ed w ith the m on itori n g experiences i n Ch i n a,it w as suggested t h at t h e standar d m on itori n g m ethods and equ i p m ents shou l d be developed for m ercury e m issi o n i n coa-l fired po w er plants by referri n g to the experience of deve l o ped countries,and the reduction targets and e m i s sion standar ds be for m ulated based on the e m ission m on itoring data a ll over the coun try.K ey w ords:coa-l fired po w er plants;m ercury e m issi o n;po licy and standar ds;m on itoring m ethods汞是一种重金属污染物,可通过呼吸、皮肤接触、饮食等方式进入人体,危害人体健康。
汞对人体健康的危害与汞的化学形态、环境条件和侵入人体的途径、方式有关。
金属汞蒸汽有高度的扩散性和较大的脂溶性,侵入呼吸道后可被肺泡完全吸收并经血液输送至全身,在器官内被氧化而对人体造成第3期李辉等:燃煤电厂汞的排放控制要求与监测方法损害;无机汞化合物对人体威胁较小;环境中的汞可被微生物作用转化为有机态,如甲基汞等,并被生物富集,再通过食物链进入人体,是对人类健康威胁最大的途径。
研究表明[1-2],汞与胎儿中枢神经系统先天缺陷、儿童语言和运动能力发育迟缓、儿童自闭症、成年人心血管疾病,包括心脏病发作等有关联。
汞可通过多种渠道进入环境,包括自然过程(如火山爆发)和人为活动,其中煤炭燃烧已成为最大的人为汞污染源。
据联合国环境规划署资料[3], 2005年全球人为汞排放为1903,t其中40%来自中国;人为汞排放主要源于燃煤,在中国达到70%以上[4-5],其中燃煤电厂汞排放占大气汞排放总量的3316%,居行业首位。
因此,控制燃煤电厂汞排放能降低生物群及食物链中的汞量,进而减少人类对汞的摄入,保证公众的健康。
1燃煤汞的产生机理111煤炭中汞的含量原煤汞含量与成煤环境有密切关系,张军营等[6]通过采样分析和采用/储量权值0的概念,按照各聚煤时代煤占全国煤炭储量权值计算出中国煤炭总资源量中汞含量的平均值为01188L g P g,与蒋靖坤等[5]根据美国地质调查局(US GS)在中国各大中型煤矿共采集分析的331个煤样及收集的各省约1500个煤样汞含量数据分析得到的结果(0115~ 0120L g P g)相符。
112燃煤烟气中汞的分布形态及其特性煤燃烧过程中,汞经历复杂的物理和化学变化,最后大部分进入烟气中,仅有1%左右残留在底灰和熔渣中。
燃煤烟气中汞以3种形态存在,即元素汞(H g0),氧化态汞(H g2+)和颗粒态汞(H g p)。
煤燃烧时,在通常的炉膛温度范围内,煤中的汞几乎全部以H g0的形式进入烟气中,在烟气冷却过程中,部分H g0同其他燃烧产物相互作用转化为H g2+和H g p。
不同形态的汞在大气中的物理和化学特性差别很大。
H g0,H g2+为气态形式存在于烟气中,H g p绝大部分可被除尘、湿法脱硫等烟气净化装置捕集去除。
H g2+可溶于水,也易于被颗粒物所吸附,易于捕集和控制,被释放到大气中主要是造成局地污染;H g2+加热至800e左右可还原为H g0。
气态元素汞(H g0)不溶于水且极易挥发,难于控制,传输距离远,对环境影响大,但H g0可被催化氧化为H g2+。
若排入大气,H g2+和H g p在大气中停留时间只有几天,H g0则可停留1年以上。
2国内外汞排放控制相关政策与标准211中国目前我国还没有专门针对汞排放控制出台相关标准,但是中国政府十分重视汞等重金属污染的防治工作,早在2006年就决定以综合手段对汞排放进行管理,也参与了多项国际间相关合作项目,积极支持联合国环境规划署提出的国际汞污染防治工作的计划[7]。
在2010年6月第一次政府间谈判会议后,更加快了对我国汞排放控制的进程,环境保护部正在会同国家发展改革委等八部委抓紧制定5重金属污染综合整治实施方案6,并开始部署在五大电力集团开展燃煤电厂大气汞污染控制试点工作,相关的标准编制工作也会相继展开,防治技术研究将是下一步工作的重点。
212美国美国是最早开展工业汞排放监测与控制的国家之一,自20世纪90年代初,通过采用汞控制技术,人为汞的排放得到了较好的控制(1990年排放220 ,t1999年降至120t),现今美国最大的汞排放源仍为燃煤电厂。
1999年,美国通过10年的研究,克林顿执政时期的美国国家环境保护局认为对燃煤电厂进行汞的控制是/正确和必须的0,计划在2007年达到90%的汞控制率。
但此后的布什政府废除了该计划,并在2005年6月制定了5清洁空气汞法规6(C lean A ir M ercury Ru le),计划在2010年达到20%的汞控制率,并可通过排放权交易,于2018年达到70%的汞控制率。
这个法规相比克林顿执政时期的汞控制要求相差甚远,于是20多个州决定自己制定更严格的政策来控制本州燃煤电厂汞排放,并同时对布什执政时期制定的5清洁空气汞法规6进行诉讼。
2008年,美国联邦特区上诉法庭判决撤消5清洁空气汞法规6,并责成国家环境保护局制定更严格的汞控制法规,要求针对燃煤电厂汞排放控制标准的制定必须采用/最大可实现控制技术0,即根据汞排放最少的12%的电厂的总平均值为基础来制定。
美国国家环境保护局对新源排放标准进行修订,规定了自2004年1月30日以后新建的燃煤电站锅炉汞排放限值[8],如表1所示。
另外,美国政府也已明确表示会于2011年3月公布一个关于火电#227#环境工程技术学报第1卷厂汞排放的联邦立法草案,同年11月发布最终版,3年后开始执行。
表1美国新建燃煤电厂汞排放限值T ab l e1The m ercury e m i ssi ons li m its for ne w coa-l firedpowe r p l ants in U S A煤种排放限值1)P 1kg P(T W#h)2烟煤9(约为01007m g P m3)次烟煤降水量>635mm P a降水量[635mm P a30(约为01020m g P m3)44(01035m g P m3)褐煤80(01060m g P m3)煤矸石713(01006m g P m3)1)12个月滚动平均值。