燃煤电厂汞的排放控制要求与监测方法
燃煤电厂汞污染排放监测与控制技术的发展_钟犁
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。
燃煤电厂汞排放监测和控制研究现状
文 献标 识 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：６ ４— ０ ９ ２ １ ）３— １ ０ １７ ８ ６ （０ ２ ０ ０ ７— ３
．
０ 引 言
汞是低 熔点 、 沸 点 、 人体 有 害 的元 素 ， 具 低 对 是 有持 久性 、 生物 累积 性 和 生 物扩 大 作 用 的 有毒 污 染 物， 其毒害 作用 主要 表 现 在 阻碍 人 和 动 物 的 正常 代 谢机 能 ， 别是 甲基 汞 ， 特 通过 生 物 体 表 、 吸 道或 经 呼 口腔 通过肠 道 吸收 ， 大 脑 感 觉 区 、 动 区 蓄积 ， 在 运 造 成对 神经 系统 的损 害 ’ 。对 汞 排放 的污 染 源构 成
Ｈｇ （ ）＋Ｃ１ ｇ ”ｇ （ ）一
Ｈｇ １ ｓ ｇ Ｃ（ ，）
Ｈ Ｃ （ ， ）＋Ｈ １ｇ ｇ １Ｓ ｇ Ｃ（）
Ｈｇ １（ ， ）＋Ｈ Ｃ２ ｓ ｇ
硫元 素 的存 在 可 以促 进 汞 元 素 以 固相 硫 酸 汞 （ Ｓ 的形 式 沉 积 下 来 。燃 煤 中硫／ 比率 较 低 ＨｇＯ ） 氯 时， 硫元 素基本 上不 影 响烟气 中汞 的存在形 态 ， 氯元 素起 主 导作用 。提 高硫／ 比率 可 以抑 制 氯化 汞 的 氯 形成 ， 烟气 中高 浓度 的 Ｓ ， Ｏ 不仅 会 促 进 硫 酸 汞在 灰 粒 表 面凝结 ， 且还会 通 过抑 制 Ｃ， ｇ 的形 成来 抑 而 １（ ）
王 杨
（ 大连市 环境 监测 中心 ， 辽宁 大 连
１６ ２ ） １０ ３
摘 要 ： 绍 了燃煤 电厂 汞控 制 研 究现 状 ， 析 了燃 煤 中 汞 的 含 量 和 赋 存 状 态、 烧 中 汞 的 化 学 行 为 特 性 ， 讨 了汞 介 分 燃 探 的监 测 和 控 制 技 术 ， 我 国 燃 烧 电 厂 汞排 放 控 制提 供 参 考 。 为 关 键 词 ： 煤 电 厂 ； 含 量 ； 学行 为 ； 测 ； 制技 术 燃 汞 化 监 控
燃煤电厂大气汞排放在线监测技术及应用
数据又直接被传输到数据记录、 储存系统 。 １ １ 烟气 取样 与输送 系统 ．
烟气 取样 与输送 系统 主要 由采样 枪 和输送 管线
组成 。 由于分析 系 统 通 常 只能 对 干 样 品进 行 分 析 ，
略法 Ｏ Ｍ（ ｎ ｒ ｙｒ Ｍ ｔ ｄ 等 。总体来说 ， Ｈ Ｏ ｔ ｉ Ｈ ｄｏ ｅ ｏ ） ａｏ ｈ 取样分析方法具有测量结果准确 、 成本较低等优点 ，
来的， 其优 点是 能获 得在 线 的 、 时的分 析结 果 。随 实
着此 类技 术 的不断 发展 与燃煤 电厂 汞污 染控 制标 准
Ｈ 和 Ｈ 的停留时间只有几天 ， Ｈ ｏ 以在大 但 ｇ可
气 中停 留 １年 以上 ， 成 超 远 距 离 输送 。有关 研究 形 表 明 ， 国 目前 汞污染 情况 严重 ， 我 而燃 煤 过程 汞排放
烟气 中的汞排 放 浓度 和形态 的精 确监 测是 脱汞
１ 汞 Ｃ ＭＳ的 组成 Ｅ
汞 Ｃ ＭＳ由烟气 取 样 与输 送 系统 、 形 态 转 化 Ｅ 汞
系统 、 汞分 析 系统 、 准 系统及 数据 的采 集／ 理／ 校 处 传
输系统 ５部 分组 成 。 汞 Ｃ ＭＳ流程 如 图 １所 示 。在 通 常 情 况 下 ， Ｅ 汞 Ｃ ＭＳ是用 装有 颗粒 物过 滤装 置 的采样 探 头 连 续从 Ｅ
控制 的一 个重 要前 提 ， 而选 取 合 适 的测 量 方法 是 准 确测 定烟 气 中汞 的关 键 之 一 ， 当前 进 入 实 际应 用 的 烟气 汞监 测方 法可 以归 纳 为 ２大类 ： 一类 是 取 样 分
析法 ， 另一 类 是 在线 分 析 法 。取 样 分 析 方 法 主要 有
一
关键词 ： 燃煤烟气 ； 在线 监测 ； 汞排放 ； 能评估 性 中图分类 号 ： ０ ． ｘ ７ １７
燃煤电厂烟气中汞排放分析及监测方法研究
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。
燃煤电厂汞污染及控制.
其他有色金属冶炼 锌冶炼 其他燃煤 燃煤电厂 电池/荧光灯生产 水泥生产 汞冶炼 其他
（ye wu, shuxiao wang, David G. Streets, et al., Environ. Sci. Technol., 2006, 40 (17), 5312-5318）
三、我国大气汞污染及控制现状
二、全球大气汞污染形势和控制现状
2.1 全球汞污染——汞污染具有全球性
二、全球大气汞污染形势和控制现状
2.1 全球汞污染——利用模型估算全球汞循环
工业革命后人为 活动增加了大气 中250%的汞， 地表水中25%的 汞，深海洋中 11%的汞。
（ Sunderlan and Mason，2007）
二、全球大气汞污染形势和控制现状
2# Boiler
1# Boiler
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Fraction %
来源：浙江大学电厂实测数据
四、燃煤电厂现有污染物 控制设备的汞控制能力
WFGD（湿法烟气脱硫）对于烟气汞形态分布的影响
测试方 法
WFGD 前
μg/Nm3
WFGD前形态比例%
Hg0
Hg2+ Hgp
一、我国电厂汞污染控制总体思路
1.3 燃煤电厂大气汞污染控制试点工作座谈会
2010年9月15日，张力军副部长召开燃煤电厂大气汞污染控制试点工作座谈 会，对燃煤电厂汞排放提出明确要求， 一是要摸清底数，建立我国典型燃煤机组排放清单的计算模型，开展燃煤 电厂大气汞排放在线监测试点工作，准确掌握燃煤电厂大气汞排放第一手数 据； 二是要搞除汞技术示范； 三是要通过试点示范，提出燃煤电厂大气汞污染控制技术政策和经济政策 的建议； 四是要抓住“十二五”规划编制的契机，将燃煤电厂大气汞污染防治工作 纳入各集团公司的“十二五”规划，落实项目和资金安排，制定有针对性的 措施。
燃煤电厂烟气中汞的控制技术
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介绍
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企业监测方案
“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。
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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。