燃煤电厂汞排放对比试验研究

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1、第17卷5期应用基础与工程科学学报V01．17．N0．52009年10月JOURNALOFBASICSCIENCEANDENGINEERINGOctober2oo9文章编号：1005-0930(2009)05．0765-09中图分类号：TK229．6，X51文献标识码：Adoi：10．3969．／j．issn．1005-0930．2009．05．015燃煤电厂汞排放对比试验研究何伯述，冯戈，王蕾，王欣，朱玲，李鸣扬(北京交通大学机电学院，北京100044)摘要：源自燃烧的汞排放是一个全球性问题，其中几乎一半左右的汞排放到达了北极圈．燃煤烟气中的汞以最基本的三

2、种形式存在：元素汞(Hg~)，氧化态汞(Hg2)和颗粒态汞(Hg)．本文选用一台美国现役燃煤电厂锅炉(250MW)，在其空气预热器入口和静电除尘器出口烟气中的汞浓度进行了监测．烟气中的汞浓度同时使用安大略湿法(OHM或OH方法)和半连续排放监控系统(SCEM)两种检测方法进行监测，并对测试结果进行了分析比较．结果显示OHM和SCEM方法测得的总汞(零价汞与二价汞之和)浓度十分吻合，而零价汞或二价汞浓度存在较大差异．最后分析了两种测量方法测量结果差异产生的原因并建议对SCEM的现场采样方法应做进一步的研究．关键词：汞：燃煤电厂(CFP】；安大略湿法(OHM)；

3、半连续排放监控(SCEM)源自燃烧的汞排放是一个全球性问题，其中几乎一半左右的汞排放到达了北极圈．燃煤烟气中的汞以最基本的三种形式存在：元素汞(Hg~)，氧化态汞(Hg)和颗粒态汞(Hg)．烟气中大多数氧化态汞是以Hg形态存在的，氧化态汞具有可溶性，易于与颗粒物相结合．因而通过气体排放和颗粒控制设备(AEPC)，例如烟气脱硫系统(FGD)、静电除尘器(ESP)和活性炭喷射系统(ACI)等能有效地控制氧化态汞的排放．另一方面，元素汞具有高挥发性和不溶解性．在典型的AEPC运行温度下，元素汞具有较高的蒸气分压力，因此，通过颗粒控制设备(如ESP，FGD等)难以进

4、行有效捕获．通过某些化学处理过的活性炭或具有选择性的吸附剂可以除去元素汞，但收集和处理却更难．因此，元素汞的减排比氧化态汞更难⋯．由于汞的挥发性、持续性、在环境中以甲基水银在生物体内的累积性，以及其对神经健康的影响，美国环保署(EPA)在1990年颁布的空气清洁法案修正案(CAAA)中把它作为倍受关注的有毒气态金属之一．在美国，燃煤锅炉被认为是汞的最大排放源J，每年大约释放出50t汞，大约占全美国人为汞排放的三分之一．美国国家科学院(NAS)在2000年8月的研究报告强调指出，需要对环境中的汞采取额外控制，EPA严格的汞暴露指导剂量(每天每公斤体重0．1I．

5、Lg)经过科学证明，对于防止汞暴露对胎儿和幼童神经的影响是合理的．美国全国咨询中心(NRC)评价了大量的收稿日期：2008-04-24；修订日期：2008-09-09基金项目：教育部留学回国人员科研启动基金资助；国家自然科学基金资助(50876008)作者简介：何伯述(1964一)，男，博士，教授，博士生导师．E—mail：hebs@bjtu．edu．cn766应用基础与工程科学学报Vo1．17科学证据，包括早期的和正在进行的研究，重新考核了来自鱼消耗的甲基水银(估计每天在1—6g间)与汞的剂量／响应关系．最近的研究表明，其它形式的汞一样也有害．摄取的元素、

6、有机及无机态汞被转变为二价汞，二价汞能被肾脏缓慢排出但却永久性地留在大脑内．研究表明，燃煤电厂产生的烟气中，汞的形态分布主要决定于煤种(例如烟煤、次烟煤、褐煤等)、燃烧系统的运行条件(与灰中未燃尽炭含量有关)、以及温度和在除尘设备中停留的时间．新的控制技术不断涌现，但没有一种方法能对不同的煤种、不同锅炉结构和不同的除尘设备都实现经济有效的汞控制．Pavlish等人和Brown等人在评述了提高汞捕捉效率、降低成本的众多新技术的发展状态后，得出结论：更大的进展将有赖于对锅炉和减排控制系统中汞形态转换和捕获的基础机理的更好把握．汞的控制与监测方面出现的大量文献也表

7、明这是一项正在进行的、未完成的、有时又是矛盾的工作．燃烧系统的许多参数都有可能对汞的价态造成潜在影响，包括锅炉设计、煤种、燃烧环境(气氛的组成或还原／氧化环境)、热传导／冷却速率、对流冷却时低温度下的停留时间、空气污染控制设备、以及实际运行情况(例如锅炉负荷、过量空气、吹灰等)．因此，对燃煤电厂产生的烟气中，汞及汞的形态的准确测量，及其随投运的汞排放控制技术的变化是掌握和开发汞减排新技术的重要基础工作．由于待测汞的浓度低(一般低于10I~g／Nm)，超细颗粒物的出现，酸性气体(包括HC1、SO：和NO)对测量系统的干涉，使得对烟气中的汞浓度进行准确测量是非常

8、困难的．虽然元素汞的直接测量是可能的，但是迄今为止还