烟气汞检测与控制技术

1、燃煤机组烟气汞测试方法燃煤机组烟气汞测试方法与控制技术与控制技术1燃煤燃煤电厂脱电厂脱汞汞问题的提出问题的提出2脱汞技术简介脱汞技术简介3我们的工作我们的工作4烟气汞的性质、化学转化与测试手段烟气汞的性质、化学转化与测试手段汞及其化合物排放限值为汞及其化合物排放限值为0.03 mg/m3最新火电厂大气污染物排放标准最新火电厂大气污染物排放标准（gb 13223-2011）从无到有从无到有最新环境空气质量标准（最新环境空气质量标准（gb 3095-2012）附录）附录a从无到有从无到有汞的参考浓度限值为汞的参考浓度限值为0.05 g/m3汞汞汞、砷、硒、铅、碳汞、砷、硒、铅、碳 医疗废物焚烧炉和

2、城市垃圾焚烧炉医疗废物焚烧炉和城市垃圾焚烧炉p 20世纪世纪90年代初，年代初，大幅削减大幅削减 燃煤火力发电厂燃煤火力发电厂p 克林顿时期，克林顿时期，2007年汞排放量比年汞排放量比1999年削减年削减90%p 布什时期，布什时期，颁布颁布清洁空气汞法规清洁空气汞法规（camr）：）：2010年开始，年排放量由年开始，年排放量由48吨降到吨降到38吨（吨（21%），），2018年起降到年起降到15吨吨/年（年（69%）p 奥巴马政府，奥巴马政府，2011年年12月出台月出台汞和空气有毒物质标准汞和空气有毒物质标准（mats）：）：新标准相当于将烟气里的汞排放控制到新标准相当于将烟气里的汞排

3、放控制到1.2 g/nm3，汞减排约，汞减排约91% (从煤到大气从煤到大气)“job killer”将损害健康造成的损失与脱汞费用进行对比将损害健康造成的损失与脱汞费用进行对比 水俣病水俣病 神经系统神经系统 心血管系统心血管系统 免疫系统，生殖系统，肝脏和肾脏免疫系统，生殖系统，肝脏和肾脏甲基汞甲基汞2004年修订年修订大型燃烧装置法大型燃烧装置法（gfavo），规），规定汞及其化合的排放限值不得超过定汞及其化合的排放限值不得超过0.03 mg/m3。 我国新标准与其相同我国新标准与其相同 燃煤含汞量偏高燃煤含汞量偏高 平均平均0.15-0.20mg/kg，华南、西南煤汞普遍很高，华南、西

4、南煤汞普遍很高 煤炭氯含量低，烟气中零价汞所占比例高煤炭氯含量低，烟气中零价汞所占比例高 cl500mg/kg，华南高汞煤氯含量仅约，华南高汞煤氯含量仅约200mg/kg 汞排放量大汞排放量大 据测算，据测算，2007年火电汞产生量为年火电汞产生量为205吨，吨，2010年产生量为年产生量为257吨，吨， 2015年和年和2020年分别为年分别为359吨和吨和431吨吨 局地汞污染相当严重局地汞污染相当严重世界汞污染分布情况世界汞污染分布情况我国汞排放情况我国汞排放情况我国汞排放行业分布我国汞排放行业分布我国汞排放情况我国汞排放情况未来未来“绿色贸易绿色贸易”壁垒风险壁垒风险国际压力国际压力

5、限汞是大势所趋，中国无从回避。限汞是大势所趋，中国无从回避。2011年千叶会议提出了年千叶会议提出了2020年年全球全面禁汞的建议。全球全面禁汞的建议。国际汞公约国际汞公约谈判，尚无书面协议。谈判，尚无书面协议。 到到2015年，由于新标准的实施，脱硫和脱硝装置的安年，由于新标准的实施，脱硫和脱硝装置的安装和运行，汞排放量将由装和运行，汞排放量将由2010年的年的142吨削减到吨削减到90吨，削减吨，削减率为率为36%，到，到2020年削减到年削减到108吨，削减率为吨，削减率为24%。1燃煤燃煤电厂脱电厂脱汞汞问题的提出问题的提出2脱汞技术简介脱汞技术简介3我们的工作我们的工作4烟气汞的性质

6、、化学转化与测试手段烟气汞的性质、化学转化与测试手段1单质汞（单质汞（hg0）：）：不溶不溶2二价汞（二价汞（hg2+）：）：hgcl2，可溶，可溶3颗粒态汞（颗粒态汞（hg(p)）：）：吸附于颗粒物上的吸附于颗粒物上的hg煤粉煤粉scr电除尘电除尘scrfgd出灰出灰飞灰飞灰烟囱烟囱 飞灰飞灰hg0hg2+hg(p)hg0100%hg(p)0%nh3| 在线测试方法（cems）| 安大略法（ohm）| epa 30b法、法、epa 29法及法及epa 101a汞汞 分分析析在线测试方法（在线测试方法（cems）：对汞在线、实时分析与监测。：对汞在线、实时分析与监测。原理原理：用装有烟尘过滤装

7、置的采样探头将烟气抽取出来，经过加热管线，：用装有烟尘过滤装置的采样探头将烟气抽取出来，经过加热管线，一路直接送至冷原子吸收（一路直接送至冷原子吸收（cvaa）或其他类型的检测器检测，测得）或其他类型的检测器检测，测得hg0，另一路送至汞转换器，通过高温转化或催化转化将另一路送至汞转换器，通过高温转化或催化转化将hg2+还原为还原为hg0，再送，再送至检测器测得总汞含量，两路读数之差即为至检测器测得总汞含量，两路读数之差即为hg2+。优点优点：操作简单，能满足电厂气态汞浓度监测的需要。：操作简单，能满足电厂气态汞浓度监测的需要。缺点缺点：仪器贵重，较难维护，系统稳定性和可靠性有待提高。：仪器贵

8、重，较难维护，系统稳定性和可靠性有待提高。安大略法（安大略法（ohm）：湿法，是：湿法，是epa推荐的美国标准方法，也是国际承推荐的美国标准方法，也是国际承认的标准测试方法。认的标准测试方法。原理原理：从烟气中等速取样，取样管线维持在：从烟气中等速取样，取样管线维持在120，hg(p)由前端的石英纤由前端的石英纤维滤筒捕获，维滤筒捕获，hg2+由由3个盛有个盛有1n kcl的吸收瓶收集，的吸收瓶收集，hg0由由1个装有个装有5% hno310%h2o2和和3个装有个装有4% kmno410%h2so4的吸收瓶收集。取样结束的吸收瓶收集。取样结束后，可用后，可用sncl2将将hg2+还原成还原成

9、hg0再用再用cvaa分析测定，也可用硼氢化钾将分析测定，也可用硼氢化钾将hg2+还原成还原成hg0再用冷原子荧光光谱法（再用冷原子荧光光谱法（cvaf）进行测定。）进行测定。优点优点：能有效采集和分析烟气中不同形态的汞。：能有效采集和分析烟气中不同形态的汞。缺点缺点：采样测试操作复杂，耗时长，对操作人员要求很高。：采样测试操作复杂，耗时长，对操作人员要求很高。30b法法：干法。：干法。原理原理：用填充有专用吸附材质（如活性炭等）的吸附管捕集烟气中的气：用填充有专用吸附材质（如活性炭等）的吸附管捕集烟气中的气态汞，之后再对固体样品进行分析。态汞，之后再对固体样品进行分析。优点优点：操作简单，精

10、度和准确度较高，也可实现分形态采样。：操作简单，精度和准确度较高，也可实现分形态采样。缺点缺点：成本高，主要运用于低烟尘环境。：成本高，主要运用于低烟尘环境。1燃煤燃煤电厂脱电厂脱汞汞问题的提出问题的提出2脱汞技术简介脱汞技术简介3我们的工作我们的工作4烟气汞的性质、化学转化与测试手段烟气汞的性质、化学转化与测试手段 （scr） 与除尘脱硫脱硝相结合与除尘脱硫脱硝相结合烟气净化装置对汞排放的影响：烟气净化装置对汞排放的影响：除尘设备除尘设备p静电除尘器静电除尘器p袋式除尘器袋式除尘器脱硫设备脱硫设备p干法或半干法干法或半干法p湿法湿法 fgd脱硝方法或设备脱硝方法或设备pscrplnb (lo

11、w-nox burner)sites/pmcoal type/burner inlet( (mg/m3) )outlet( (mg/m3) )hgt red. %hgp hg2+ hg0 hgp hg2+ hg0 brayton / cs-espbituminous/pc2.273.510.280.763.350.2427.60%meramec/ cs-esp bituminous/pc7.531.260.400.001.510.7974.32%montrose / cs-espsubbituminous/pc1.492.415.200.022.495.709.23%newton / cs-e

12、spsubbituminous/pc0.081.659.260.001.997.748.23%stanton/ cs-esplignite / pc0.080.1111.480.020.4411.6-3.57%cliffside / hs-espbituminous / pc0.113.804.630.203.012.8127.12%gaston/ hs-espbituminous / pc2.421.843.010.765.082.62-17.20%cholla hs-espsubbituminous/ pc0.340.371.000.010.301.382.28%sammis /ffbit

13、uminous / pc13.920.500.550.010.530.5792.46%boswell /ff subbituminous/ pc1.851.411.850.030.730.1682.60%sites/pm/fgdcoal rank inlet( (mg/m3) )outlet( (mg/m3) )hgt red. %hgp hg2+ hg0 hgp hg2+ hg0 bruce/ps/wet fgd bituminous0.428.941.790.051.957.7612.39%boswell4/ps/wet fgdsubbituminous1.950.652.560.170.

14、385.66-21.91%lewis/ps/wet fgd nd lignite1.4112.1310.090.020.4514.8232.77%cayuga/cs-esp/wet fgd bituminous0.006.842.680.000.242.8363.8%bridger/cs-esp/wet fgdsubbituminous0.182.16.120.060.266.369.7%monticello/cs-esp/wet fgdnd lignite0.1420.728.250.244.7326.0236.4%charles hs-esp/wet fgdbituminous2.553.

15、622.090.061.873.3635.6%san juan hs-esp/wet fgdsubbituminous0.044.874.560.060.385.5336.8%clover/ff/wet fgdbituminous-1.091.240.040.270.2436.8%欧盟建议：欧盟建议：优先优先考虑高效除尘、烟气脱硫和脱硝协同控制的技术路线考虑高效除尘、烟气脱硫和脱硝协同控制的技术路线 电电/布袋除尘器布袋除尘器+烟气脱硫装置，平均脱汞效率烟气脱硫装置，平均脱汞效率75%，加上，加上scr可达可达90%；燃用褐煤时脱汞效率在；燃用褐煤时脱汞效率在3070%。 协同控制未达标时协同

16、控制未达标时p炉内添加卤化物炉内添加卤化物：卤化物氧化：卤化物氧化hg0形成形成hg2+p喷入活性炭吸附剂喷入活性炭吸附剂影响飞灰品质影响飞灰品质吸附剂占粉煤灰中的比例取决于喷射率和燃煤的灰分含量，吸附剂占粉煤灰中的比例取决于喷射率和燃煤的灰分含量，一般在一般在0.1%到到3%左右。左右。 脱汞成本约为脱汞成本约为810万美元万美元/千克。千克。 燃用褐煤或烟气中燃用褐煤或烟气中so3浓度高浓度高的电厂，脱汞效果不理想的电厂，脱汞效果不理想新标准编制说明的评价：新标准编制说明的评价：我国现有燃煤电厂大气汞控制的我国现有燃煤电厂大气汞控制的科研科研基础薄弱基础薄弱实际实际排放数据排放数据和和普查

17、资料普查资料缺乏缺乏对汞的对汞的控制技术控制技术也未完全掌握也未完全掌握1燃煤燃煤电厂脱电厂脱汞汞问题的提出问题的提出2脱汞技术简介脱汞技术简介3我们的工作我们的工作4烟气汞的性质、化学转化与测试手段烟气汞的性质、化学转化与测试手段汞氧化催化剂的汞氧化催化剂的开发开发汞形态测试与汞形态测试与迁移规律研究迁移规律研究飞灰改性研究飞灰改性研究wfgd同步脱汞同步脱汞技术研究技术研究除汞策略除汞策略的制定的制定安大略法（安大略法（ohm）采样系统）采样系统30b法采样系统法采样系统总汞测试管总汞测试管价态汞测试管价态汞测试管固相分析系统固相分析系统液相分析系统液相分析系统吸附与催化实验系统吸附与催化

18、实验系统吸收实验系统吸收实验系统机组机组系统配置系统配置汞量汞量(ng) 采样体积采样体积(l)浓度浓度(g/nm3) 平均浓度平均浓度(g/nm3)#1机机600 mw, esp+fgd+ggh1631.7219.2632.8034.92707.1621.8432.383591.7614.0542.124611.3616.6636.695机机600 mw, scr+esp+fgd15.6016.010.350.33525.4317.170.3234.9415.230.3246.1417.480.352机机600 mw, scr+esp+fgd+ggh16.1420.760.300.26722.8812.140.246机机1000 mw, scr+esp+fgd16.1517.250.360.36625.7715.360.38省内某电厂汞排放测试结果省内某电厂汞排放测试结果初步判断：初步判断：scr对脱汞非常有利，因为对脱汞非常有利，因为hg0会在会在scr系统中被氧化成系统中被氧化成hg2+，进而被飞灰吸附和在脱硫系统中被高效吸收进而被飞灰吸附和在脱硫系统中被高效吸收平均浓度平均浓度(ng/g)用量或排量用量或排量(t/